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Une représentation d’une molécule complexe d’ADN. Les billes blanches figurent les atomes d’hydrogène, les noires, les atomes de carbone, les rouges, les atomes d’oxygène, les bleues, les atomes d’azote et les jaunes, les atomes de phosphore. © allispossible.org.uk, Flickr, CC by 2.0
Une molécule est un ensemble d'atomes (au moins deux) identiques ou non, unis les uns aux autres par le biais de liaisons chimiques. Ces dernières sont les résultats de la mise en commun d'un certain nombre d'électrons gravitant sur la couche externe des atomes.
La liaison dite covalente simple est la plus simple des liaisons que l'on puisse rencontrer entre deux atomes lorsque ceux-ci mettent en commun un unique électron de leur couche externe chacun. Les deux électrons en question forment ainsi un doublet liantliant.
La structure d'une molécule est déterminée par le nombre de doublets d'électrons, liants ou non. Une molécule qui compte quatre liaisons covalentes simples, comme le méthane (CH4), présente une forme tétraédrique. En revanche, une molécule qui présente quatre liaisons covalentes dont une triple, comme l'acétylène (C2H2), sera de forme linéaire. L'objectif étant de minimiser les forces de répulsions entre doublets.
Composition chimique et représentation des molécules
La formule chimique d'une molécule renseigne sur sa composition chimique. La molécule d'eau, de formule H2O, par exemple, est constituée de deux atomes d'hydrogènehydrogène, H, et d'un atome d'oxygène, O.
D'autres représentations peuvent renseigner sur la structure de la molécule comme par exemple les représentations suivantes :
- La formule développéeformule développée fait apparaître les doublets d'électrons liants. Pour la molécule d'eau, on obtient : H - O - H ;
- La formule de Lewisformule de Lewis figure les liaisons entre les atomes ainsi que les électrons de valenceélectrons de valence qui ne participent pas aux liaisons. C'est en quelque sorte, une formule développée plus complète ;
- La représentation de Cramreprésentation de Cram met en évidence la structure de la molécule dans l'espace mais elle ne distingue pas les liaisons chimiques simples des liaisons doubles.
Une formule unique mais des molécules différentes
Ces différentes représentations peuvent être très utiles pour distinguer des molécules que l'on nomme isomèresisomères. Celles-ci possèdent une même formule bruteformule brute mais des formules développées ou des représentations différentes. Elles peuvent donc avoir des propriétés différentes.
C'est par exemple le cas du butane et du méthylpropane (ou isobutane) : ils sont tous deux représentés par la formule brute C4H10 mais se distinguent par la configuration de leurs chaînes carbonées.
