Structure de Lewis II · plus complets sur chacune des formules chimiques choisies. Ce rapport comprend l’analyse d’un diagramme de Lewis selon les étapes suivantes : • le

GUIDE D'UTILISATION

Structure de Lewis IIVisualisation tridimensionnelle à l’aide des diagrammes de Lewis

Pour Mac OS et Windows

Conception pédagogiqueSerge Bazinet

Conception informatiqueMicro-Intel inc.

DOMINO II 1

Cégep de MaisonneuveCentre collégial de développement de matériel didactique

Structure de Lewis II est une production du Collège de Maisonneuve, avec le soutien technique du Centrecollégial de développement de matériel didactique (CCDMD) et le soutien financier du ministère del’Éducation du Québec. Ce produit a été réalisé avec le système de développement PRISME™, par Micro-Intel inc.

Conception pédagogiqueSerge Bazinet

Conception informatiqueMicro-Intel inc.

Responsables du projetRéjean Jobin, CCDMD

Validation informatiqueSylvain Gagnon, CCDMD

Révision linguistiqueHélène Larue

Graphisme et infographieChristine Blais

Auteurs du système de développement PRISME™Anne Bergeron Renaud NadeauGuillaume Cartier Ernest YaleMartin Longpré Houman Zolfaghari

Toute reproduction de ce logiciel et de sa documentation est interdite sans le consentement écrit duCCDMD. Cette autorisation est accordée exclusivement aux établissements qui ont obtenu un exemplairedu présent document auprès du CCDMD ou auprès d’un de ses représentants.

Le logiciel inclus avec ce produit a été testé et fonctionne correctement. Le CCDMD se dégage de touteresponsabilité quant à d’éventuels dommages pouvant résulter de l’utilisation des données comprisesdans les bases de données numériques ou graphiques, de même que de l’utilisation correcte ou erronéed’une partie du logiciel.

Le présent guide est un document qui rassemble toutes les informations vous permettant de connaître lanature du didacticiel, ses objectifs pédagogiques, ses limites, la façon de le mettre en marche et sonutilité dans le cadre du cours Chimie générale 101. Il est conseillé de commencer par l’exemple dedéroulement et d’avoir recours à l’Aide, au besoin. Pour faciliter la lecture et éviter d’alourdir le texte,nous avons choisi la forme masculine comme générique.

Structure de Lewis II, pour Mac OS et WindowsGUIDE D'UTILISATION, tous droits réservés au Canada© Centre collégial de développement de matériel didactique, 1998ISBN 2-89470-065-2Dépôt légal : Bibliothèque nationale du Québec, 1998

Bibliothèque nationale du Canada, 1998

Droits de reproduction

Avis à l’utilisateur

Table des matières

Présentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2 Environnements technique et physique nécessaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3 Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93.1 Objectifs généraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93.2 Objectifs particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

4 Intégration du didacticiel à la situation d’apprentissage . . . . . . . . . . . . . . .104.1 Préalables à l’utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104.2 Suggestions pour l’utilisation pédagogique du didacticiel . . . . . . . . . . . . . . . . . .104.3 Suggestions pour l’utilisation générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

5 Support théorique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125.1 Modèles théoriques sous-jacents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125.2 Réalisation d’un exercice complet : six étapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125.3 Ensemble des règles à respecter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

6 Limites du logiciel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

7 Exemple de déroulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157.1 Mise en marche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157.2 Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157.3 Chargement de la base de connaissances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167.4 Choix ou écriture d’une formule chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187.5 Écriture des configurations électroniques à l’état fondamental . . . . . . . . . . . . . .197.6 Construction du diagramme de Lewis de votre formule . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217.7 Distribution des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227.8 Liaison entre deux atomes, deux ions ou un atome et un ion . . . . . . . . . . . . . . .237.9 Désunion de deux électrons, de deux atomes, de deux ions ou

d’un ion et d’un atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267.10 Analyse détaillée du diagramme de Lewis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267.11 Observation de la structure tridimensionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .317.12 Impression d’un rapport de l’activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .327.13 Sauvegarde de la base de connaissances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .327.14 Sauvegarde du rapport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

8 Groupes visés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

9 Principaux boutons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

10 Médiagraphie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Présentation 4

PrésentationEnvironnement minimalCe didacticiel peut être utilisé sur un ordinateur Macintosh ou Power Macintosh,un IBM ou un compatible ayant une capacité de 8 Mo de mémoire. L’ordinateurdoit être équipé d’un lecteur de CD-ROM, d’un écran couleur 13 po pouvantaccepter 256 couleurs et, si possible, être relié à une imprimante.

Ce logiciel peut fonctionner sur un réseau rapide. Il suffit d’y copier le dossierStructure de Lewis II. Toutefois, sur un réseau lent, il est conseillé de copier ledossier Structure de Lewis II sur le disque dur du poste de travail.

Contenu du didacticielLe présent guide d’utilisation.Le didacticiel Structure de Lewis II, livré sur CD-ROM.

Vérification du contenuNous vous conseillons de vérifier immédiatement la qualité du CD-ROM. Nousremplacerons tout élément du didacticiel qui serait défectueux, endommagé ouinutilisable, à condition que vous nous avisiez dans un délai de trente jours de ladate d’expédition.

En cas de difficultéSi vous avez de la difficulté à charger ou à utiliser le programme, téléphonez auCentre collégial de développement de matériel didactique (CCDMD) au (514)873-7823, et nous vous aiderons à résoudre votre problème.

Remerciements 5

RemerciementsJe tiens à remercier tous mes collègues du Département de chimie du Collège deMaisonneuve pour leurs judicieux conseils et plus particulièrement BernardCôté, qui a effectué une première révision linguistique.

Je veux également souligner le travail de mon épouse Diane qui a vérifié tous lestextes d'accompagnement et celui de ma fille Marie-Line qui a procédé a l’essaidu logiciel.

Introduction 6

IntroductionLe didacticiel Structure de Lewis II est un exercice interactif portant sur laliaison chimique covalente. Tout en guidant l’étudiant, le didacticiel lui fournitune rétroaction immédiate et personnelle. Il élimine le temps consacré à fairevérifier ses hypothèses par une personne-ressource et permet d’investir ce tempsdans l’étude d’autres cas; il favorise ainsi l’habileté à écrire des diagrammes deLewis. De plus, l’impression du rapport d’activité permet de conserver l’imagede la structure tridimensionnelle de la substance avec laquelle on a travaillé.Enfin par l’intermédiaire du bloc-notes, il est possible de modifier laprésentation du rapport puis de l’enregistrer.

En outre, le logiciel permet de sauvegarder les configurations électroniques desatomes à l’état fondamental qui ont fait l’objet de la séance de travail. Autreaspect important : une fonction d’Aide générale est disponible en tout tempspour les questions d’ordre théorique ou technique. Des messages appropriés sontcommuniqués à l'utilisateur en cas d’erreur.

Ce didacticiel tire son nom de la possibilité de voir les structurestridimensionnelles des molécules ou des ions polyatomiques dont on a d’abordconstruit les diagrammes de Lewis. Au cours d’une séance de travail, on peuteffectuer les opérations qui sont résumées dans le schéma de la page suivante :

1

Introduction 7

Choix ou écriturede la formule

Une nouvelle formule peut êtrechoisie à tout moment

Écriture de la configuration électronique(à l'état fondamental) d'un atome

L'atome doit être un non-métal, le béryllium, legermanium, l'étain, l'antimoine, le bismuth ou lepolonium.

Sélection d'unatome dans le

tableau périodique

Grille des casesquantiques

Étape accessible lorsque toutes les configurationsélectroniques sont écrites correctement.

Construction dudiagramme de Lewis

Étape accessible lorsqu'un diagramme de Lewisest conforme à la formule.

UnirDésunirÉtat fondamentalExciterAjouter électronEnlever électron

Analyse dudiagramme de Lewis

Dénombrement des électronsDénombrement des liaisonsAngle de liaisonAnalyse de la structure

Visualisation de lastructure 3-D

Rotation

Visualisation durapport de l'activité ExporterImprimer

Imprimer

Schéma del'interfaceutilisateur

Environnements technique et physique nécessaires 8

Environnements technique et physiquenécessaires L’étudiant doit s’assurer de la disponibilité d’un ordinateur et du CD-ROMStructure de Lewis II; de plus, il doit se renseigner au sujet des modalitésd’utilisation propres à son établissement (lieu, accès au réseau ou réservation).

L’enseignant doit disposer du nombre de micro-ordinateurs et del’environnement physique nécessaires pour l’utilisation du didacticiel selon letype d’applications pédagogiques qu’il désire réaliser. Il serait souhaitable qu’ildispose d’un local équipé d’un nombre d’ordinateurs suffisant pour accueillirtoute la classe au moment de la séance d’introduction ou des séances de travailen groupe.

2

Objectifs 9

Objectifs3.1 Objectifs généraux

Les objectifs généraux consistent à :

• élaborer un algorithme efficace dans la construction des diagrammes de Lewisde molécules ou d’ions polyatomiques;

• déduire, d’après les diagrammes de Lewis des molécules ou des ionspolyatomiques, les caractéristiques géométriques, les différentes liaisonscovalentes et la polarité des molécules ou ions étudiés;

• visualiser la structure tridimensionnelle de la molécule étudiée ou de l’ion polyatomique étudié.

3.2 Objectifs particuliers

À partir de la formule brute ou semi-développée d’une molécule ou d’un ionpolyatomique choisie dans une banque interne ou que vous proposez vous-même, vous devrez :

• écrire la configuration électronique des électrons de valence des atomes à l’étatfondamental;

• distribuer, dans le cas d’un ion polyatomique, les charges électriques sur lesatomes en fonction de leur électronégativité;

• exciter, s’il y a lieu, certains atomes ou certains ions;

• construire un diagramme de Lewis conforme à la molécule ou à l’ionpolyatomique;

• calculer, pour chacun des atomes ou des ions, le nombre de :• doublets électroniques libres,• doublets électroniques liants,• paquets d’électrons;

• nommer la géométrie des paquets d’électrons entourant un atome ou un ion;

• identifier le type de liaison covalente;

• évaluer l’angle de liaison entre trois atomes présélectionnés;

• nommer la géométrie de la molécule ou de l’ion polyatomique dans les cas oùil n’y a qu’un atome central;

• prédire si la molécule sera polaire ou non polaire.

• dessiner la molécule ou l’ion polyatomique en illustrant autant que possibleson aspect tridimensionnel.

3

Intégration du didacticiel à la situation d'apprentissage 10

Intégration du didacticiel à la situationd’apprentissage4.1 Suggestions pour l’enseignant

En accès libreL’enseignant mentionne à la classe l’existence du logiciel et du guided’utilisation; il explique les modalités d’utilisation propres à son établissement.

Il peut demander aux étudiants d’imprimer un rapport d’activité sur laconstruction d’une molécule donnée.

En classeL’enseignant fait une démonstration dans un local muni d’un moniteur ou d’unacétate électronique.

Au laboratoireL'enseignant donne un enseignement individualisé. Dans ce cas particulier, ilutilise une ou deux périodes pour un groupe classe de vingt étudiants.L’établissement doit posséder un laboratoire de micro-ordinateurs et l’enseignantdoit réserver le local. On conseille de disposer d’un appareil par personne, maisle travail en équipe de deux étudiants est bien apprécié par ces derniers.

4.2 Préalables à l’utilisation du didacticiel

Pour utiliser efficacement le logiciel, vous devez, en plus de répondre auxexigences de base du cours Chimie générale 101 :

• savoir écrire la configuration électronique des atomes à l’état fondamental oudécouvrir les différentes règles par plusieurs essais;

• avoir suivi le cours ou lu la théorie portant sur la liaison covalente.

Les connaissances théoriques incluses dans le logiciel sont élémentaires, maissuffisantes pour les initiés.

L’utilisation du didacticiel ne nécessite aucune expérience en informatique. Del’aide technique est accessible en tout temps en cliquant sur le bouton Aide; deplus, un exemple de déroulement complet est fourni dans le présent guide.

4

Intégration du didacticiel à la situation d'apprentissage 11

4.3 Suggestions pour l’utilisation générale

L’assimilation des différentes notions sur la liaison covalente s’effectue enexécutant le plus grand nombre d’essais possible et en rédigeant un rapport desplus complets sur chacune des formules chimiques choisies. Ce rapportcomprend l’analyse d’un diagramme de Lewis selon les étapes suivantes :

• le dénombrement des électrons autour de chacun des atomes ou des ionscontenus dans la formule;

• le dénombrement des liaisons dans la formule;

• l’évaluation approximative de l’angle entre trois atomes consécutifs;

• la prédiction de la polarité et de la géométrie de certaines formules;

• l’autocorrection par comparaison avec les réponses trouvées par le système.

Minimalement, il convient de choisir une formule de chacun des cas quiapparaissent au tableau ci-dessous. La difficulté croît en passant du cas 1 au cas 4.

Tableau de formules selon la difficulté

Cas 1 Cas 2 Cas 3 Cas 4

F2 S22- H2SO4 NO2

-

HCl NH2- N2O5 C6H8

SF TeCl3- POCl3 NCCHO

GeH2 BrCl4+ SO3 C4N2H6

OFCl HS- N2O S8

TeCl4 Br5- CH3NO2 NH2CN

H2S BrF2+ PO4

3- C5NH7

XeF2 Cl3- IO4

- P2O5

BF3 IF6+ HClO3 C6H6

SbH5 SF3- HPO4

2- CH2CH2CH2OH

BH3 O22- SO2 NCCOOH

SeH2 Br3- (SO3)3 CH2CH2CHCOOH

Cas 1 : formule sans contrainte d’une molécule simple ou n’ayant qu’un atomecentral

Cas 2 : formule sans contrainte d’un ion simple ou n’ayant qu’un atome central

Cas 3 : formule avec contrainte (liaison de coordinence, cycle, etc.) d’unemolécule ou d’un ion simple ou n’ayant qu’un atome central

Cas 4 : formule d’une molécule ou d’un ion plus complexe

Support théorique 12

Support théorique

5.1 Modèles théoriques sous-jacents

Les diagrammes de Lewis représentent symboliquement les électrons de valence,c’est-à-dire les électrons les plus éloignés du noyau; de ce fait, ces électronssubissent moins l’emprise du noyau et sont plus aptes à se lier à d’autres atomes.Selon leurs propriétés, les atomes s’unissent différemment. Seule la liaisoncovalente est abordée dans le logiciel et ce, par le biais de la théorie desélectrons localisés. Cette théorie se veut simple et applicable même à desmolécules complexes; elle permet de prédire une grande variété de données surla composition de la molécule ou de l’ion polyatomique.

Toujours selon cette théorie, les atomes d’une molécule sont retenus ensemblepar le partage de doublets électroniques issus des orbitales des atomes liés.Ainsi, les doublets électroniques sont situés soit dans le voisinage immédiat d’unatome donné, soit dans l’espace qui sépare deux atomes. On nomme «doubletslibres» les paires d’électrons appartenant à un seul atome, «doublets liants» ceuxqui se partagent entre les atomes; on définit également un «paquet d’électrons»comme étant un doublet libre ou l’ensemble des doublets liants entre deuxatomes.

5.2 Réalisation d’un exercice complet : six étapes

1- Choix ou écriture d’une formule chimique

2- Écriture de la configuration électronique à l’état fondamental des atomes contenus dans la formule

3- Construction du diagramme de Lewis de la molécule ou de l’ion polyatomiqueÀ partir des configurations électroniques des électrons de valence des atomes àl’état fondamental on obtient les diagrammes de Lewis des différents atomes.

Dans le cas d’un ion, les charges sont distribuées sur certains atomes selonl’électronégativité de ces derniers.

Les atomes ou les ions sont alors unis en respectant des règles précises(consulter l’Aide du didacticiel).

4- Analyse du diagramme de Lewis de la molécule ou de l’ion polyatomiquePrédiction des caractéristiques géométriquesPlusieurs propriétés chimiques et physiques peuvent être expliquées par lastructure moléculaire; cette dernière est déterminée par différentes méthodesvariant autant par leur précision que par leur complexité (hybridation, VSEPR,etc.). Dans notre cas, nous n’avons besoin que d’une prédiction approximativede la structure tridimensionnelle; nous utilisons donc la théorie de la répulsiondes paires d’électrons de valence. Cette théorie postule que l’agencement desdoublets électroniques provoque le moins de répulsion possible. Dès lors, laposition relative des atomes peut être déterminée et on obtient de ce fait lagéométrie des paires d’électrons de chacun des atomes ou des ions et, dans

5

Support théorique 13

certains cas, la géométrie de la molécule ou de l’ion polyatomique. D’après lathéorie de Gillespie, les doublets électroniques n’occupent pas tous le mêmeespace. La géométrie nous permet de déduire les valeurs approximatives desangles de liaison et la polarité des molécules.

Description des liaisonsLe partage de doublets électroniques constitue la liaison. Ce partage peut êtred’un, de deux ou de trois doublets électroniques. Un doublet peut mêmeprovenir du même atome. Plusieurs types de liaisons covalentes sont doncpossibles. Nous y reviendrons plus loin.

5- Visualisation de la molécule ou de l’ion polyatomique en trois dimensions

6- Visualisation du rapport de l’activité

5.3 Ensemble des règles à respecter

Consulter l’Aide du didacticiel.

Limites du logiciel 14

Limites du logicielLe logiciel suggère des formules simples (un seul cycle et un maximum de huitatomes par cycle).

La validation de la formule chimique, lorsqu'elle est écrite par l'usager, se limiteà la vérification de l'écriture du symbole des atomes; une formule impossiblevous entraîne dans un cul-de-sac; la formule écrite par l'usager ne peut être uncycle ni contenir une contrainte.

Les groupements fonctionnels et les groupements entre les parenthèses ne sontpas respectés.

Il n’est pas possible d'unir entre eux deux atomes déjà liés à un même troisième(sauf pour un cycle à trois atomes).

Le nombre maximal d'atomes d'un même élément est de 99. Certaines anomaliespeuvent survenir avec un nombre élevé d’atomes.

Les charges électriques sont distribuées en fonction de l'électronégativité deséléments.

Il est possible que deux atomes se superposent selon le choix des atomes à lier.Les atomes d'un même élément ne peuvent s'unir entre eux que s'ils forment uncycle ou que s'ils constituent des atomes identiques à celui de départ.

Seuls les molécules ou les ions polyatomiques n’ayant qu'un seul atome centralverront leur géométrie porter un nom.

La prédiction de la polarité n’est applicable qu'aux formules n’ayant qu’unatome central.

La valeur approximative de l’angle de liaison est déterminée selon la théorie dela RPEV mais la taille des paquets d’électrons et la taille des atomes sontnégligées; il est donc possible que la valeur s’écarte de la valeur trouvéeexpérimentalement.

Un atome fait un maximum de sept liaisons (on ne peut pas faire XeF8).

On ne peut faire de liaison triple dans la molécule de CO.

Les ions polyatomiques portent une charge maximale de trois.

Une liste contenant certaines formules non réalisables par le logiciel est inclusedans le fichier texte «Exceptions».

6

Exemple de déroulement 15

Exemple de déroulementIl est conseillé de lire le mode de déroulement de quelques étapes à l’avanceavant de manipuler le système.

Le texte en italique s’applique à l’exercice proposé, soit à l’ion HSO4-.

7.1 Mise en marche

Effectuez un double-clic sur l’icône de l’application «Structure de Lewis» sivous n'avez pas déjà construit une base de connaissances.

Vous pouvez également effectuer un double-clic sur l’icône de votre base, icinommé MaBase, qui n’est disponible qu’après l’enregistrement d’une base deconnaissances, soit après une première séance.

De plus, vous pouvez effectuer un double-clic sur l’icône d’Aide.

7.2 Identification

Observez la fenêtre de démarrage. Pour fermer cette fenêtre, il suffit de cliquern’importe où à l’intérieur.

7


Observez maintenant la fenêtre ci-dessous avec ses boutons (Crédits, Aide,Fichier, Identification, Formule, etc.), qui seront présents au cours de votreséance de travail.

• Identifiez-vous et inscrivez votre numéro d’équipe, s’il y a lieu.

• Cliquez sur Continuer.

AideL’aide est disponible en tout temps.

Passez à l’étape 7.4 dans le cas d’une première séance de travail.

Lorsque vous cliquez sur Aide à un endroit donné du logiciel, ce dernier vousamène à l’aide associée.

7.3 Chargement de la base de connaissances

Cette base consiste en l’accumulation de données en cours d’exercices sur laconfiguration électronique des atomes.

Elle peut être chargée en effectuant un double-clic sur l’icône de votre base deconnaissances avant le chargement du logiciel; le logiciel se chargeraautomatiquement par la même occasion.


Passez à l’étape 7.4 dans le cas d’une première séance ou dans le cas où vousn’auriez pas sauvegardé votre base de connaissances à votre dernière visite.

Sélectionnez «Charger une base...» au menu Fichier ou utilisez l’équivalentclavier .

Cherchez votre base de connaissances.

Choisissez le lecteur désiré en cliquant sur Bureau.

Insérez, s’il y a lieu, la disquette contenant votre base de connaissances aprèsavoir cliqué sur Éjecter.

Sélectionnez dans la fenêtre le nom de votre base de connaissances. Vouspouvez également effectuer un double-clic sur le nom de votre base deconnaissances et passer à l’étape 7.4.

Cliquez ou double-cliquez sur Mabase.

Cliquez sur Ouvrir.


7.4 Choix ou écriture d’une formule chimique

Cliquez sur Formule, s'il y a lieu.

Observez la fenêtre ci-dessous.

Choisissez l’une des deux possibilités (soit l’étape A, soit l’étape B) :sélectionnez ou écrivez une formule.

A) Choisissez une formule.

1. Choisissez le type de formule. Cliquez dans le cercle qui indique le typede formule désiré.

Cliquez sur «espèce avec contrainte».

2. Trouvez la formule de votre choix dans la liste. Vous pouvez parcourir laliste des formules à l'aide de la barre de déroulement. Sélectionnez uneformule.

Cliquez sur HSO4-.

La formule choisie s'inscrit dans le rectangle prévu à cette fin. Danscertains cas, la formule est accompagnée d'une contrainte que vous devezrespecter.

La contrainte «2 liaisons de coordinence S-O» apparaît.

3. Passez à l’étape suivante.


B) Écrivez une formule.

1. Placez à l'aide de la souris, et s'il y a lieu, le curseur dans le rectangleprévu à cette fin (en cliquant dans le rectangle).

2. Écrivez la formule de votre choix.

• Respectez les règles d’écriture : Les symboles, les indices et lescharges s’obtiennent en cliquant dans les cercles associés.

• Respectez les règles de la nomenclature.

Les symboles H, S et O sont en majuscules.Cliquez sur Symbole.Écrivez HSO.Cliquez sur IndiceÉcrivez 4.Cliquez sur Charge.Écrivez -.Vous obtenez HSO4

-.

• Une formule erronée (CH5 par exemple) vous conduirait dans un cul-de-sac.

Cliquez sur Configuration électronique pour confirmer votre choix et quittercette fenêtre.

Cliquez sur Configuration électronique.

7.5 Écriture des configurations électroniques à l’état fondamental

Cliquez sur Configuration électronique, s’il y a lieu.

Observez le tableau périodique avec des cases noircies pour les élémentscontenus dans votre formule.


A) Choisissez la propriété désirée en cliquant sur l’un des cinq boutons au hautde la fenêtre.

Cliquez sur Électronégativité.

B) Observez, à l'écran, le tableau périodique avec les valeurs d’électronégativitédes éléments.

Écrivez la configuration électronique d’un atome.

A) Cliquez sur l'atome de votre choix dans le tableau périodique.

Cliquez sur O.

B) Observez la grille permettant d’écrire la configuration électronique.

C) Placez, dans les cases quantiques, tous les électrons ou seulement lesélectrons de valence.

1. Cliquez dans une case vide pour placer un électron.

2. Cliquez dans une case ayant un électron pour placer un deuxièmeélectron.

3. Cliquez dans une case ayant deux électrons pour enlever ceux-ci.

D) Cliquez sur Continuer pour confirmer votre choix ou sur Annuler pour quittercette fenêtre.

Cliquez sur Continuer.


E) Répétez pour les autres atomes. Toutes les configurations électroniquesdoivent être écrites correctement pour qu'on puisse effectuer le diagramme deLewis de la formule.

7.6 Construction du diagramme de Lewis de votre formule

Cliquez sur Construction du diagramme, s’il y a lieu.

Observez la fenêtre ci-dessous.

Vous voyez les diagrammes de Lewis des atomes à l'état fondamental de votreformule; un atome de départ (l'atome central dans plusieurs cas) est isolé.

L’atome S1 est isolé.

Déplacement d'un ou de plusieurs atomesCliquez sur un atome, gardez enfoncé le bouton de la souris, déplacez la souris àl’endroit désiré, puis relâchez le bouton de la souris. Tous les atomes qui seraientliés à l’atome déplacé l’accompagnent.

Utiliser le S1.

Annulation d’une sélectionCliquez sur l’atome sélectionné (noirci) ou cliquez dans l’espace vide.


Manipulation sur les atomes ou sur les ionsVous ne devez sélectionner qu’un seul atome ou ion à la fois pour :

• le désunir;

• lui distribuer une charge.

Vous pouvez sélectionner plusieurs atomes pour :

• les remettre à l’état fondamental;

• les exciter.

Vous ne devez sélectionner que deux atomes ou un atome et un ion pour les unir.

7.7 Distribution des charges

Toutes les charges contenues dans une formule doivent être distribuées sur lesatomes avant toute autre manipulation sur les diagrammes de Lewis des atomes.

Cliquez sur l’atome qui recevra la charge. Vous ne devez choisir qu’un seulatome; si vous sélectionnez plus d’un atome, il vous faudra annuler la sélectiondes autres atomes en cliquant sur ceux-ci.

Cliquez sur O4.

Cliquez sur Ajouter électron ou Enlever électron.

Cliquez sur Ajouter électron.

Observez l’attribution de la charge sur l’atome choisi ainsi que l’addition ou lasoustraction d’un électron.


Répétez, s’il y a lieu, pour les autres charges.

Ne s’applique pas à notre exemple.

7.8 Liaison entre deux atomes, deux ions ou un atome et un ion

Liez deux électrons célibataires de deux atomes.

A) Cliquez sur un électron célibataire (au centre du motif) de chacun des deuxatomes ou ions à lier.

Cliquez sur un électron célibataire de S1 et de O3.

B) Cliquez sur Unir.

C) Observez l’union des atomes.

Liaison de coordinenceLiez un doublet libre d’un atome et un atome capable de le recevoir.

Il faut exciter les O pour effectuer cette étape.

A) Excitation d’un atome ou d'un ion

L’atome ou l’ion ne doit pas être lié.

1. Cliquez sur l'atome ou sur l'ion désiré.

Cliquez sur O1 et O2.


2. Cliquez sur Exciter.

3. Observez le déplacement des électrons des atomes excités.

Vous pouvez répéter l’excitation d’un même atome plus d’une fois.


B) Retour à l'état fondamental d'un atome ou d'un ion monoatomique à l'étatexcité

L’atome ou l’ion doit être isolé (non lié).

Ne s’applique pas pour notre exemple. Passez à l’étape C.

1. Cliquez sur l'atome ou sur l'ion désiré.

2. Cliquez sur État fondamental.

3. Observez que l’atome revient à l’état fondamental.

C) Cliquez sur un doublet électronique libre d'un atome ou d’un ion et cliquezsur le symbole d'un atome ou d’un ion ayant une orbitale vacante sur sondernier niveau.

Cliquez sur un doublet libre de S1.Cliquez sur le symbole de O2.


D) Cliquez sur Unir.

Les atomes S1 et O2 sont unis.

Répétez pour les autres liaisons.

Liez S1 et O1 par coordinence.Liez S1 et O4

-.Liez O3 et H1.

Observez un diagramme de Lewis conforme à la formule choisie.


7.9 Désunion de deux électrons, de deux atomes, de deux ions oud’un ion et d’un atome

Ne s’applique pas à notre exemple. Passez à l’étape 7.10.

Cliquez sur l’électron, sur l'atome ou sur l'ion à désunir. L’électron peut fairepartie d’une liaison double ou triple. L’atome ou l’ion ne doit être lié qu'à unseul atome, sauf pour les atomes formant un cycle. Vous devez désunir tous lesautres atomes ou ions qui sont unis à lui, sauf l'atome de départ, en commençantpar les atomes ou les ions les plus éloignés.

Cliquez sur Désunir.

Observez que l’électron, l’atome ou l’ion sélectionné est revenu à la positionqu’il occupait au départ.

7.10 Analyse détaillée du diagramme de Lewis

Cliquez sur Analyse du diagramme.

Observez la nouvelle fenêtre qui sera visible pour l’ensemble des fenêtresassociées à l’analyse du diagramme.


Dénombrement des électrons autour d’un atomeA) Sélectionnez l’atome ou l’ion de votre choix dans votre diagramme de Lewis.

Il ne doit y avoir qu’un atome ou qu'un ion sélectionné.

Cliquez sur S1.

B) Cliquez sur Dénombrement des électrons.

C) Remplissez la fenêtre de la page suivante.

1. Cliquez, s'il y a lieu, dans la case recherchée.

Cliquez dans la case «doublets libres».

2. Écrivez le nombre de doublets libres.

Écrivez 0.

3. Répétez pour les doublets liants et le nombre de paquets. Utilisez TABpour passer d’une case à l’autre ou cliquez dans la case.

Écrivez 4 dans chacune des cases.

4. Cliquez dans le rectangle «respecte la règle de l'octet» si c'est le cas.

Cliquez dans le rectangle.

D) Sélectionnez la bonne géométrie. Cliquez dans le cercle correspondant à lagéométrie adéquate.

Sélectionnez «tétraédrique».


E) Cliquez sur Valider pour confirmer votre choix. Les réponses trouvées par lesystème apparaissent.

F) Répétez avec les autres atomes (ou ions).

Dénombrement des liaisons entre les atomes ou les ionsA) Cliquez sur Dénombrement des liaisons.

B) Remplissez la fenêtre de la page suivante.

1. Cliquez, s'il y a lieu, dans la case recherchée.

Cliquez dans la case «simple».

2. Écrivez le nombre de liaisons du type demandé.

Écrivez 5.

3. Répétez avec les autres types de liaisons.

Écrivez respectivement 0, 0, 5, 0 et 2.

4. Cliquez sur Valider pour confirmer votre choix. Les réponses trouvées parle système apparaissent.


Évaluation de l’angle de liaisonA) Sélectionnez trois atomes consécutifs dans votre diagramme de Lewis. Il ne

doit y avoir que trois atomes ou ions sélectionnés.

Cliquez sur O4, S1 et O2.

B) Cliquez sur Angle de liaison.


C) Précisez la valeur de l'angle de liaison dans la fenêtre ci-dessus.

1. Cherchez la valeur de l'angle. Cliquez dans le cercle correspondant à lavaleur de l’angle.

Cliquez sur la valeur «109».

2. Cliquez sur Valider pour confirmer votre choix. La réponse trouvée par lesystème apparaît.

D) Répétez avec d'autres séries de trois atomes (ou ions).

Analyse de la structure de votre molécule ou ion, soit :• l’évaluation approximative de la polarité des molécules ou des ions

polyatomiques qui vous sont suggérés et de ceux n’ayant qu’un atome ou ioncentral;

• la géométrie des espèces n'ayant qu'un atome ou un ion central.

A) Cliquez sur Analyse de la structure.

B) Remplissez la fenêtre ci-dessous.

1. Cliquez dans le cercle correspondant à la polarité de l’espèce.

2. Cliquez dans le cercle correspondant à la géométrie de l’espèce.

3. Cliquez sur Valider pour confirmer votre choix. Les réponses trouvées parle système apparaissent.



Modification du diagramme de LewisCliquez sur Construction du diagramme. Cet article permet de revenir à lafenêtre «Construction du diagramme» pour modifier votre diagramme de Lewis.Attention : une modification du diagramme vous oblige à refaire toutes lesétapes qui suivent.


7.11 Observation de la structure tridimensionnelle

Cliquez sur Structure 3D.

Observez la fenêtre ci-dessous, qui apparaît après quelques instants.

Faites tourner votre structure tridimensionnelle à l’aide des touches fléchées ou àl’aide des boutons au bas de la fenêtre.

• Principe de la rotation : c’est l’observateur qui se déplace autour de la structuretridimensionnelle. Ainsi, la rotation selon l’axe vertical est limitée à 180o.

• Observation :une liaison de coordinence est représentée par un trait en chaîne;une liaison double est représentée par un trait plus large;une liaison triple est représentée par un trait encore plus large.


7.12 Impression d’un rapport de l’activité

Cliquez sur Rapport.

Observez la fenêtre «Rapport», qui apparaît après quelques instants.

Cliquez sur Imprimer si vous désirez imprimer le rapport.

Sélectionnez Continuer dans la zone de dialogue qui apparaît.

7.13 Sauvegarde de la base de connaissances

Cette étape permet l’enregistrement des configurations électroniques déjà écrites.

Sélectionnez «Enregistrer la base...» au menu Fichier.


Remplissez la zone de dialogue.

A) Choisissez le lecteur désiré en cliquant sur Bureau. Cliquez sur Lecteurjusqu’à ce que le nom de votre disquette apparaisse en haut et à la droite dansla zone de dialogue. Si une autre zone de dialogue apparaît, cliquez surContinuer.

B) Insérez, s’il y a lieu, la disquette sur laquelle vous voulez sauvegarder la basede connaissances après avoir cliqué sur Éjecter.

C) Écrivez le nom de votre base de connaissances.

D) Cliquez sur Enregistrer. Une icône représentant votre base sera créée.

7.14 Sauvegarde du rapport

Cette étape permet l’enregistrement du rapport d’activité. Pour obtenir plus derenseignements, référez-vous à l’item précédent.

Sélectionnez le rapport.

Sélectionnez «Nouveau bloc-notes» au menu Fichier.

Sélectionnez «Coller» au menu Édition.

Sélectionnez «Enregistrer sous...» au menu Édition.

Remplissez la zone de dialogue. Une icône représentant votre bloc-notes seracréée.

Groupes visés 34

Groupes visésCe didacticiel s’intègre d’abord au cours Chimie générale 101 (202-101), quis’adresse aux étudiants de première année des programmes Sciences de la santéet Sciences pures et appliquées; ce cours est offert dans l’ensemble des collègesd’enseignement général et professionnel du Québec.

Les étudiants des cours Chimie organique 202 (202-202) pourraient aussil’utiliser comme rappel. De plus, ces étudiants, grâce à leurs acquis, seraient enmesure de travailler sur des molécules plus complexes. Ils doivent à denombreuses occasions se représenter une molécule en trois dimensions, et cettepossibilité leur est justement offerte par le logiciel Structure de Lewis II.

Les étudiants des cours de chimie du secondaire (séries 400 et 500 et cours dusoir) pourraient utiliser le logiciel en partie. Ils aborderaient l’écriture desconfigurations électroniques et seraient en mesure de voir les diagrammes deLewis des atomes.

De façon générale, les enseignants des cours de chimie peuvent utiliser lelogiciel pour ses caractéristiques de sauvegarde ou d’impression des moléculesou des ions polyatomiques. Les documents ainsi obtenus pourront être utilisésailleurs.

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Principaux boutons 35

Principaux boutonsLe bouton Crédits Ce bouton affiche le nom des personnes et organismes qui ont participé à laréalisation du didacticiel.

Le bouton AideCe bouton ouvre une zone de dialogue qui vous permet d’obtenir de l’aide surles notions théoriques ou sur les manipulations à effectuer dans le logiciel. Pourcheminer dans l'Aide, cliquez sur l'item recherché dans la fenêtre supérieure.Cliquez dans le case de fermeture pour revenir à la fenêtre de travail.

Le bouton FichierNouveau bloc-notesCe bouton ouvre une fenêtre qui vous permet de créer un nouveau document«bloc-notes». Ce bouton n’est disponible que lorsque aucun document n’estouvert.

Ouvrir Bloc-notes...Ce bouton ouvre une zone de dialogue qui permet d’accéder à un document«Structures de Lewis II» existant.

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Charger une base...Ce bouton ouvre une zone de dialogue similaire à celle qui apparaît au menuOuvrir et qui permet d’accéder à une base de connaissances existante. Pour avoirune telle base, il faut l'avoir enregistrée à la séance précédente.

Enregistrer la base...Ce bouton copie sur disque la base de connaissances que vous avez acquise aucours de votre séance de travail avec ce logiciel en remplaçant la versionprécédente du même nom. Le bouton est estompé lorsque aucune base deconnaissances n’a été créée.

Le bouton IdentificationCe bouton ouvre une zone de dialogue qui vous permet de vous identifier.

Le bouton FormuleCe bouton ouvre une zone de dialogue qui vous permet de choisir ou d’écrireune formule chimique. Pour voir les différentes formules mises à votredisposition, il faut utiliser la barre de déroulement après avoir choisi le type deformule.

Le bouton Configuration électroniqueCe bouton ouvre la fenêtre Tableau périodique. Lorsqu’un atome est sélectionné,la fenêtre Configuration électronique s’ouvre; cette zone de dialogue permetd’écrire la configuration électronique à l’état fondamental de l’atomesélectionné.Lorsque la base de connaissances a été chargée et que laconfiguration électronique de l’élément choisi a déjà été écrite, celle-ci apparaît.

Le bouton Construction du diagrammeCe bouton ouvre la fenêtre Construction du diagramme, qui donne accès auxboutons propres à cette fenêtre.

UnirCe bouton sert à unir deux atomes, deux ions ou un ion et un atome (par la suite,seul le terme d’atome sera employé pour désigné un atome ou un ion). Il estactif, dans la fenêtre Construction du diagramme, lorsque deux électronscélibataires de deux atomes ou un doublet d’un atome et un autre atome sontsélectionnés.

DésunirCe bouton sert à désunir deux atomes. Ce bouton est actif, dans la fenêtreConstruction du diagramme, lorsque vous sélectionnez un seul atome qui ne doitpas être l’atome de départ et qui n’est lié qu’à un autre atome.

État fondamentalCe bouton remet à l’état fondamental l’atome ou les atomes déjà excités etsélectionnés. Il est sans effet sur un atome à l’état fondamental. Il est actif dansla fenêtre Construction du diagramme.


ExciterCe bouton permet l’excitation d’un ou de plusieurs atomes ou d’un ou desatomes déjà excités et sélectionnés. Il permet le saut électronique d’un électrondes orbitales «s» ou «p» vers les orbitales «d» ou de l'orbitale «s» vers lesorbitales «p»; dans le cas de l’oxygène, l’excitation permet l’obtention d’uneorbitale «2p» vacante. Il est actif, dans la fenêtre Construction du diagramme,lorsqu’un atome est sélectionné.

Ajouter électronCe bouton permet d’ajouter, un à la fois, les électrons sur l’atome sélectionné.Aucun autre bouton n’est disponible avant que la distribution des charges ne soitterminée. Lorsque toutes les charges ont été distribuées ou s’il s’agit d’unemolécule, le bouton n’est plus disponible.

Enlever électronCe bouton permet d’enlever, un à la fois, les électrons sur l’atome sélectionné.Aucun autre bouton n’est disponible avant que la distribution des charges ne soitterminée. Lorsque toutes les charges ont été distribuées ou s’il s’agit d’unemolécule, le bouton n’est plus disponible.

Le bouton Analyse du diagrammeCe bouton permet de vérifier votre diagramme de Lewis en conformité avec lesdifférentes règles à respecter et la formule choisie, puis donne accès à unefenêtre possédant quatre boutons.

Dénombrement des électronsCe bouton ouvre la zone de dialogue Dénombrement des électrons.

Dénombrement des liaisonsCe bouton ouvre la zone de dialogue Dénombrement des liaisons.

Angle de liaisonCe bouton ouvre la zone de dialogue Angle de liaison.

Analyse de la géométrie de la molécule ou de l'ionCe bouton ouvre la zone de dialogue Analyse de la structure.

Le bouton RapportCe bouton ouvre la fenêtre Rapport; le rapport contient toutes les réponses quevous avez écrites dans les différentes zones de dialogue associées à la fenêtreAnalyse du diagramme ainsi que les réponses déterminées par le logiciel.Vouspouvez copier ce rapport dans un autre document ou l’imprimer.

Le bouton Structure 3DCe bouton ouvre la fenêtre Structure 3D. Il est actif lorsqu’un diagramme deLewis conforme à la formule choisie est réussi.Vous pouvez imprimer cettefenêtre.

Médiagraphie 38

MédiagraphieATTAQUIONS, Peter Chimie générale, texte français de Pierre Archirel,Gilberte Chambaud, Nelly Diên et Sylvette Gaillard, Montréal, Décarie, 1992.

BARRETTE André. Chimie générale, Une approche structurée, Montréal,Éditions Études Vivantes, 1993.

CHÉNARD, Laurent et Réal CANTIN. Chimie raisonnée, Montréal, ERPI,1989,atelier 5.

COTNAM, Jean-Charles et René GENDRON. Traité de chimie générale,Boucherville, Griffon d’argile,1986, chapitre 8.

EID, Henri. La chimie par le concret, tome 2, Montréal, Lidec, 1987, chapitre 8.

ROIGT, Hubert. Chimie sur mesure 4, Les non-métaux , Trois-Rivières, Delphin,1984.

TOURNIER, Michèle. Chimie 2, Structure de l’atome et périodicité, Montréal,CEC, 1986, pages 43 à 69.

TOURNIER, Michèle. Chimie 3, Liaison chimique, Montréal, CEC, 1986, pages26 à 59.

ZUMDAHL, Steven S. Chimie, chimie générale, Montréal, CEC, 1988,chapitres sept et huit.

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Documents

Structure de Lewis II · plus complets sur chacune des formules chimiques choisies. Ce rapport comprend l’analyse d’un diagramme de Lewis selon les étapes suivantes : • le