Acide formique : structure de Lewis et VSEPR

[lionus carnivorus]

Bonjour,

J'ai vu dans un livre un exemple bilan sur l'acide formique HCOOH :
"Déterminez une géométrie moléculaire plausible de l'acide formique"

En fait, en appliquant la méthode classique avec les structures squelettiques, je trouve une structure de Lewis de cette forme

H-O-C-O-H avec un doublet non liant sur l'atome central de carbone, et une hybride de résonance de deux structures limites (une double liaison C-O) avec l'un ou l'autre des atomes d'oxygène.
Au niveau des charges formelles, de la règle de l'octet c'est plausible, mais je voudrais savoir pourquoi la réponse est en fait
.. O
.. ||
H-C-O-H (ne pas faire attention aux points). D'accord ça marche aussi mais comment savoir que c'est cette dernière structure plutôt qu'une autre ?

De plus, dans la suite de l'exemple, on décrit les géométries de répulsion associées aux atomes centraux de carbone et d'oxygène avec la VSEPR. Pour le carbone c'est une géométrie triangulaire plane, je suis d'accord, mais pour l'oxygène central, c'est indiqué que c'est une forme AX2E2 (2 atomes et deux doublets non liants).

Ok, c'est ce qu'indique la structure de Lewis trouvée. Mais ça pour moi c'est uniquement une structure limite d'un hybride de résonance, dont l'autre structure limite admet une liaison double cette fois entre l'oxygène périphérique et le carbone... Pour cette deuxième structure limite l'oxygène central est alors AX2E, et ça change la géométrie de répulsion (triangulaire plane)...

Quelqu'un peut-il m'expliquer le choix de la structure de Lewis ainsi que l'application de la VSEPR dans le cas de délocalisation des électrons ?

Merci d'avance,

Lionus Carnivorus
Je voudrais donc savoir

[philippixm]

et ben enfaite l'acide formique c'est de l'acide méthanoïque de formule HCOOH, c'est un acide carboxylique donc qui possede une fonction carboxyle, et -méthanoïque parce la chaine carboné la plus longue est celle du methane ( CH4 ) de un carbone.
la representation de lewis est donc :
.....O
....//
H-C-OH (sans oublié les doublet non liant sur les Oxygene, chui pas un pro en info je savais pa trop comment les mettre dsl )

voila pour ton probleme de lewis, j'esper t'avoir aidé

[MaximeV]

Pour le fait de savoir pourquoi il s'agit de la configuration d'acide carboxylique plutot qu'un H-O-C-O-H il faut d'abord connaître un tout petit peu les notations habituelle.

Généralement, si on avait eu H-O-C-O-H on aurait plutôt écrit C(OH)2. En écrivant HCOOH, c'est une façon simple de dire qu'il s'agit d'un acide carboxylique. (Pareillement pour l'acide acétique (ou méthanoïque, ou vinaigre) CH3COOH)

Ensuite. Il est très très rare (en fait j'hésite simplement à dire jamais puisque je n'ai pas la science infuse) de voir un carbone avec des doublets non-liants. Le carbone n'a pas tendance à agir de cette façon.

De plus, l'oxygène étant un atome très électronégatif, il attire les charges (i.e. électrons) vers lui, à un point tel que le carbone ne pourrait pas garder un doublet non liant, mais que ces deux électrons servent plutôt à former une liaison pi (double)

Et finalement, le fait que le produit s'apelle de l'ACIDE formique nous renseigne beaucoup sur sa structure.

Une liaison C-O-H en elle même n'aurait pas tendance à libérer un proton (H+, H3O+). (Et c'est ici que l'explication peut devenir boiteuse) L'oxygène très électronégatif se trouve à devenir un gros nuage électronique et le du proton (+) y est attiré.

Le fait d'avoir
...O
...||
H-C-O-H

vient débalancer la liaison O-H puisque l'oxygène doublement lié attire les électrons se retrouvant sur le nuage électronique de O-H et ainsi le proton, positif, est moins attiré et est plus facilement porté à se libérer, ayant ainsi le comportement d'un acide.

(Enfin, je crois bien que c'est l'explication correcte, si quelqu'un en doute vous pouvez répondre pour me corriger)

Ainsi, les COOH sont des acides alors que les C-O-H sont plutôt des alcools, une fonctionnalité qui se trouve être un acide tellement faible qu'il n'est pas considéré comme acide.

[Guillaume69]

Bonsoir,

Deux raisons pour expliquer que la première formule ne convient pas.
D'abord, la règle de l'octet n'est pas respectée, alors qu'elle l'est dans la seconde. Cette seule raison suffit à éliminer la formule 1.
Mais en plus, il y a un problème d'électronégativité : dans ta première formule, tu fais apparaître une forme mésomère avec un carbone négatif, et une autre avec un O positif. Or O est beaucoup plus électronégatif que C.

Edit : doublé

[lionus carnivorus]

Merci beaucoup à tous pour vos réponses, Maxime ton explication a été très complète, ça donne une bonne idée pratique des choses !

[Guillaume69]

Ensuite. Il est très très rare (en fait j'hésite simplement à dire jamais puisque je n'ai pas la science infuse) de voir un carbone avec des doublets non-liants

Oui il existe des carbanions, et ce n'est pas si "rare" que ça d'en voir en chimie organique car ils sont utilisés en tant que bases ou nucléophiles.

Le fait d'avoir
...O
...||
H-C-O-H

vient débalancer la liaison O-H puisque l'oxygène doublement lié attire les électrons se retrouvant sur le nuage électronique de O-H et ainsi le proton, positif, est moins attiré et est plus facilement porté à se libérer, ayant ainsi le comportement d'un acide.

(Enfin, je crois bien que c'est l'explication correcte, si quelqu'un en doute vous pouvez répondre pour me corriger)

Oui c'est ça. Effet inductif -I de =O. L'effet se propage le long des liaisons sigma, en s'atténuant, jusqu'à O-H, ce qui explique une acidité faible.
Deuxième raison justifiant le caractère acide : la stabilité de la base conjuguée, par mésomérie.

Edit (encore doublé) : de rien