Le N2 est-il polaire ou non polaire ?

Avez-vous déjà fait une expérience où vous trempez une fleur dans une substance froide et la brisez sur une table comme du verre ? C’était de l’azote liquide. Même les aliments que vous mangez et qui peuvent durer longtemps ont sans doute été conservés avec de l’azote gazeux. Cependant, lorsque nous examinons la structure chimique du N2, une question courante qu’un nouveau chimiste peut se poser est de savoir si le N2 est polaire ou non polaire. Explorons quelques sujets sur la structure et la réactivité du N2 pour trouver la réponse !

Alors, le N2 est-il polaire ou non polaire ? N2 est une molécule non polaire en raison de sa structure géométrique linéaire et c’est une molécule diatomique. Par conséquent, les deux atomes ont une électronégativité égale et partagent une proportion égale de charge et l’ensemble de la molécule résulte en un moment dipolaire net nul, ce qui en fait une molécule non polaire.

L’azote, ou N2, est un produit chimique très abondant et nécessaire à la vie biologique et aux processus industriels. L’azote constitue 78 % en volume de l’air que nous respirons chaque jour, et on le trouve sous forme de composé dans tous les êtres vivants.

L’azote est également abondant dans la chimie industrielle, notamment dans les engrais, les colorants, le nylon et les explosifs. Le plus souvent, tous les produits de nettoyage que vous avez utilisés avec de l’ammoniac, NH3, ont été fabriqués avec de l’azote moléculaire.

Polarité basée sur l’électronégativité

Lorsque les atomes forment des liaisons pour créer des molécules, nous pouvons déterminer le niveau de polarité que la molécule présentera. Les liaisons ioniques transfèrent complètement les électrons de valence entre les atomes pour former une charge pour les deux atomes.

Par exemple, lorsque le sodium (Na) se lie au chlore (Cl), le sodium cède son un électron de valence au chlore, formant Na+et Cl-, la forme la plus stable de ces atomes.

Cependant, nous discutons des liaisons covalentes, qui partagent les électrons entre les atomes. Ces liaisons se produisent entre des non-métaux, et les liaisons covalentes peuvent être polaires ou non polaires.

Lorsque des liaisons covalentes se produisent, il y a un transfert de densité électronique d’un atome à l’autre. Si les électronégativités des atomes ne sont pas égales, les électrons ne seront pas partagés également, formant des charges partiellement ioniques sur chaque atome.

Un grand exemple de ceci est la formation de l’acide chlorhydrique ou HCl.

Les électronégativités sont généralement fournies pour l’élément que vous utilisez, donc je vais les fournir ici. L’hydrogène (H) a une électronégativité de 2,1, tandis que le chlore (Cl) a une électronégativité de 3,0 ; plus l’électronégativité est élevée, plus un atome sera négatif lorsqu’il est stable.

L’hydrogène a un électron de valence et en veut deux pour compléter sa coquille de valence ; le chlore a sept électrons et en veut huit pour compléter sa coquille de valence. Ainsi, ils partageront leur un électron, formant une liaison covalente.

Cependant, le chlore prendra plus de densité électronique puisque son électronégativité est plus élevée que celle de l’hydrogène.

Cela signifie que le chlore va présenter une charge négative partielle à cause de sa densité électronique accrue. À l’inverse, l’hydrogène développe une charge positive partielle en raison de son manque de densité électronique.

Ceci crée un moment dipolaire, qui dirige la densité électronique vers la molécule la plus électronégative.

Donc, une molécule d’acide chlorhydrique va être polaire car il y a une différence d’électronégativités et un moment dipolaire moléculaire.

Voici l’article pour vérifier la polarité du HCl.

Pourquoi N2 est-il une molécule non polaire ?

Appliquons cette logique à N2. Les atomes d’azote ont une électronégativité d’environ 3,04. Mais dans l’azote gazeux, c’est une molécule homonucléaire, c’est-à-dire qu’il s’agit de deux des mêmes atomes liés ensemble.

Il n’y aurait pas de différence d’électronégativité entre les deux atomes d’azote, ce qui signifie qu’ils partageraient la densité électronique de manière égale.

Si la densité électronique est partagée de manière égale entre les deux atomes, aucun moment dipolaire ne peut se former. Ainsi, nous pouvons supposer que N2 est non polaire.

Structure de Lewis de N2

Une structure de Lewis est une représentation très simple des électrons de valence, ou les plus externes, dans une molécule. Elle n’explique pas la géométrie de la molécule, mais elle constitue un pas en avant dans l’approche de la géographie.

Mais pour savoir si N2 est polaire ou non polaire, la structure de Lewis peut révéler la meilleure composition électronique de la molécule.

L’azote est un membre du groupe 5A du tableau périodique, ce qui signifie que sa coquille la plus externe possède cinq électrons. La structure de Lewis d’un seul atome d’azote est ci-dessous.

L’azote, comme la plupart des éléments du tableau périodique, suit la règle de l’octuor, ce qui signifie qu’il veut huit électrons dans sa coquille externe.

Donc, il cherchera d’autres atomes qui veulent aussi compléter la règle de l’octuor afin de pouvoir partager des électrons de valence. Par exemple, l’ammoniac est un composé composé d’une molécule d’azote et de trois molécules d’hydrogène.

Le but est de créer des paires d’électrons : au sommet de la structure de Lewis pour un atome d’azote, il y a déjà une paire d’électrons ou une paire solitaire, donc ils ne sont pas disponibles pour la liaison.

Les trois autres électrons célibataires sont disponibles pour faire des liaisons covalentes ou des liaisons qui partagent les électrons entre deux atomes, avec d’autres atomes qui ont des électrons célibataires.

L’hydrogène a un électron, et n’a besoin que de deux électrons pour compléter sa coquille extérieure ; ainsi, l’azote a de la place pour trois atomes d’hydrogène.

Comme indiqué ci-dessous, l’azote a maintenant huit électrons qui l’entourent, sous la forme d’une paire solitaire et de trois liaisons simples.

Maintenant la règle de l’octuor de l’azote est complète, et l’hydrogène a les deux électrons nécessaires pour une coquille de valence complète.

Il nous reste la structure de Lewis de l’ammoniac, qui correspond à sa formule moléculaire, NH3. Consultez l’article pour connaître la polarité de NH3.

Prenons maintenant la formule moléculaire de l’azote, N2. L’azote est une molécule diatomique, ce qui signifie qu’à température et pression standard (1 atm à 25°C), les atomes d’azote se lient naturellement à un autre atome d’azote pour remplir la règle de l’octuor des deux atomes.

L’azote existe dans cette famille avec d’autres molécules diatomiques, comme l’oxygène, l’hydrogène et les quatre halogènes (fluor, chlore, iode et brome). Alors, quelle est la structure de Lewis de N2 ?

Bien, en se rappelant que l’azote possède cinq électrons de valence, deux de ces électrons formant une paire solitaire, ils doivent compléter la règle de l’octuor en liant leurs trois autres électrons libres.

Comme le montre la figure ci-dessus, un électron d’une molécule d’azote formera une liaison simple avec un autre électron de l’autre azote.

Pour que les deux atomes d’azote remplissent la règle de l’octuor, les trois électrons libres formeront des liaisons, créant une triple liaison. Ainsi, une molécule d’azote existe dans la nature avec une triple liaison, ce qui la rend faible en énergie et stable dans la nature.

Géométrie moléculaire de N2

Maintenant que nous avons couvert la structure de Lewis, nous pouvons explorer la géométrie moléculaire pour N2.

Vous pouvez généralement prédire la structure de la molécule à partir de la structure de Lewis, mais la structure de Lewis peut nous diriger vers la répulsion des paires d’électrons de l’enveloppe de valence, ou théorie VSEPR.

La théorie VSEPR fonctionne sur l’hypothèse que la géométrie d’une molécule minimisera la répulsion entre les électrons dans une coquille de valence de cet atome.

Souvenez-vous que les électrons sont négatifs, et, un peu comme des aimants, ils se repousseront les uns les autres s’ils sont trop proches les uns des autres, créant une contrainte sur la molécule. Nous voulons donc minimiser cette contrainte.

Nous savons que l’azote gazeux existe en tant que molécule diatomique, et la structure de Lewis montre que seuls deux atomes participent à sa structure.

Selon la théorie VSEPR, la seule structure que N2 pourrait prendre est linéaire, ou simplement une ligne droite. Cela signifie que les deux atomes sont séparés par un angle de 180°.., comme on le voit ci-dessous.

Typiquement, les molécules linéaires seront non polaires, mais ce n’est pas toujours le cas (voir : l’acide chlorhydrique, l’acide fluorhydrique, le monoxyde de carbone), donc nous ne pouvons pas supposer que N2 est non polaire sur cette seule base.

Pour cela, nous devrons plonger un peu plus profondément dans la densité électronique et l’électronégativité comme discuté ci-dessus déjà.

Pour plus de compréhension, vous devriez également parcourir l’article sur la structure de Lewis et la géométrie moléculaire de N2, et l’hybridation.

Conclusion

L’azote en tant que composé est énormément abondant dans notre vie de tous les jours. En tant que molécule diatomique et homonucléaire, nous pouvons déterminer sa polarité à partir de sa structure, de sa géométrie et de sa densité électronique.

Nous avons constaté que l’azote gazeux forme une triple liaison forte, est de géométrie linéaire avec 180° entre les atomes d’azote, et partage sa densité électronique de manière égale entre les atomes d’azote. Par conséquent, nous pouvons déterminer que l’azote gazeux est non polaire.