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Physique-chimie (spécialité) · Première

Schéma de Lewis : exercices corrigés de 1re spécialité

Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Un schéma de Lewis ne représente que les électrons de valence des atomes d'une molécule ou d'un ion 3.
  • On compte d'abord tous les électrons de valence, puis on en déduit le nombre de doublets (électrons divisés par 2).
  • On répartit les doublets en doublets liants (liaisons) et doublets non liants (doublets libres) pour que chaque atome atteigne son octet 3.
  • Pour un ion, on retire un électron par charge positive et on en ajoute un par charge négative.
  • Le modèle reste simplifié : il échoue par exemple pour le dioxygène 3.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices te font établir des schémas de Lewis, c'est-à-dire des représentations de la structure électronique externe des atomes d'une molécule ou d'un ion 3. Le programme de première demande de savoir établir ces schémas pour des entités simples, et pas seulement de les observer 1. Cherche chaque énoncé seul, au brouillon, avant d'ouvrir les indices puis la correction.

Les exercices

Exercice 1 Les doublets de l'eau

★☆☆Environ 5 min

On donne : un atome d'oxygène possède 6 électrons de valence et un atome d'hydrogène en possède 1.

  1. Combien d'électrons de valence compte la molécule d'eau H2O\text{H}_2\text{O} ?
  2. En déduire le nombre total de doublets.
  3. Combien de ces doublets sont liants ? Combien sont non liants ?
Indice 1

Additionne les électrons de valence de l'oxygène et ceux des deux hydrogènes.

Indice 2

Chaque hydrogène forme une seule liaison avec l'oxygène.

Voir la correction pas à pas

  1. Électrons de valence : 6+2×1=86 + 2 \times 1 = 8 électrons.

  2. Nombre de doublets : 8÷2=48 \div 2 = 4 doublets.

  3. Chaque atome d'hydrogène est relié à l'oxygène par une liaison simple, donc il y a 2 doublets liants.

  4. Les 4−2=24 - 2 = 2 autres doublets sont portés par l'oxygène : ce sont des doublets non liants. L'oxygène est ainsi entouré de 4 doublets (2 liants, 2 non liants), c'est l'octet.

La molécule d'eau compte 4 doublets : 2 liants et 2 non liants, tous les deux sur l'oxygène.

Exercice 2 L'ammoniac

★☆☆Environ 6 min

On donne : un atome d'azote possède 5 électrons de valence, un atome d'hydrogène en possède 1. La molécule d'ammoniac a pour formule NH3\text{NH}_3 et l'azote est l'atome central.

  1. Calcule le nombre total d'électrons de valence, puis de doublets.
  2. Combien de doublets liants la molécule contient-elle ?
  3. Combien de doublets non liants l'azote porte-t-il ?
Indice 1

L'azote est relié à chacun des trois hydrogènes.

Indice 2

Doublets non liants = doublets totaux − doublets liants.

Voir la correction pas à pas

  1. Électrons de valence : 5+3×1=85 + 3 \times 1 = 8.

  2. Doublets : 8÷2=48 \div 2 = 4.

  3. Trois liaisons simples N–H donnent 3 doublets liants.

  4. Il reste 4−3=14 - 3 = 1 doublet non liant, porté par l'azote. L'azote est entouré de 4 doublets : l'octet est respecté.

L'ammoniac possède 3 doublets liants et 1 doublet non liant, situé sur l'azote.

Exercice 3 Le dioxyde de carbone

★★☆Environ 8 min

On donne : le carbone possède 4 électrons de valence, l'oxygène en possède 6. La molécule CO2\text{CO}_2 est linéaire, le carbone est au centre, et chaque oxygène est relié au carbone par une double liaison.

  1. Calcule le nombre de doublets de la molécule.
  2. Combien de doublets sont liants ?
  3. Combien de doublets non liants la molécule contient-elle au total ? Où sont-ils ?
Indice 1

Une double liaison correspond à 2 doublets liants.

Indice 2

Le carbone n'a aucun doublet non liant si ses 4 doublets sont tous engagés dans les liaisons.

Voir la correction pas à pas

  1. Électrons de valence : 4+2×6=164 + 2 \times 6 = 16, soit 16÷2=816 \div 2 = 8 doublets.

  2. Deux doubles liaisons : 2×2=42 \times 2 = 4 doublets liants.

  3. Doublets non liants : 8−4=48 - 4 = 4.

  4. Le carbone est entouré de 4 doublets liants, il n'a pas de doublet libre. Chaque oxygène porte donc 2 doublets non liants : il est entouré de 2 doublets liants et 2 non liants, soit un octet.

Dans CO2\text{CO}_2, il y a 4 doublets liants et 4 doublets non liants, répartis à raison de 2 par atome d'oxygène.

Exercice 4 Le diazote et la triple liaison

★★☆Environ 8 min

On donne : un atome d'azote possède 5 électrons de valence. Le diazote N2\text{N}_2 est formé de deux atomes d'azote reliés entre eux.

  1. Combien de doublets la molécule compte-t-elle ?
  2. Pour que chaque azote soit entouré de 4 doublets, quelle liaison doit-on envisager entre les deux atomes ?
  3. Combien y a-t-il de doublets liants ?
Indice 1

Si chaque azote porte un doublet non liant, combien de doublets restent-ils pour la liaison ?

Indice 2

Un atome engagé dans une liaison triple compte 3 doublets liants autour de lui.

Voir la correction pas à pas

  1. Électrons de valence : 2×5=102 \times 5 = 10, soit 10÷2=510 \div 2 = 5 doublets.

  2. Chaque azote porte 1 doublet non liant : cela fait 2 doublets non liants.

  3. Il reste 5−2=35 - 2 = 3 doublets pour relier les atomes : la liaison est triple.

  4. Contrôle : chaque azote est entouré de 3 doublets liants plus 1 non liant, soit 4 doublets, l'octet.

Le diazote possède une liaison triple, soit 3 doublets liants, et un doublet non liant sur chaque atome.

Exercice 5 Un ion positif : l'ammonium

★★☆Environ 8 min

On donne : l'azote a 5 électrons de valence, l'hydrogène 1. L'ion ammonium NH4+\text{NH}_4^+ a l'azote pour atome central, relié aux quatre hydrogènes.

  1. Calcule le nombre d'électrons de valence de l'ion (attention à la charge).
  2. En déduire le nombre de doublets.
  3. Combien sont non liants ?
Indice 1

Une charge positive signifie qu'on a retiré un électron à l'ensemble.

Indice 2

Compte les liaisons N–H.

Voir la correction pas à pas

  1. Somme sur les atomes : 5+4×1=95 + 4 \times 1 = 9 électrons.

  2. L'ion porte une charge ++ : on retire 1 électron, soit 9−1=89 - 1 = 8 électrons.

  3. Doublets : 8÷2=48 \div 2 = 4.

  4. Les 4 liaisons N–H utilisent les 4 doublets : tous sont liants, aucun n'est non liant. L'azote est entouré de 4 doublets, l'octet est respecté.

L'ion ammonium compte 4 doublets, tous liants. Sans prise en compte de la charge, on aurait trouvé un électron en trop et un résultat impossible à répartir en doublets.

Exercice 6 Un ion négatif : l'ion hydroxyde

★★☆Environ 8 min

On donne : l'oxygène a 6 électrons de valence, l'hydrogène 1. L'ion hydroxyde HO−\text{HO}^- est formé d'un atome d'oxygène relié à un atome d'hydrogène.

  1. Calcule le nombre d'électrons de valence de l'ion.
  2. En déduire le nombre de doublets.
  3. Combien de doublets non liants l'oxygène porte-t-il ?
Indice 1

Une charge négative signifie qu'un électron a été ajouté.

Indice 2

Il n'y a qu'une seule liaison dans cet ion.

Voir la correction pas à pas

  1. Somme sur les atomes : 6+1=76 + 1 = 7 électrons.

  2. Charge −- : on ajoute 1 électron, soit 7+1=87 + 1 = 8 électrons.

  3. Doublets : 8÷2=48 \div 2 = 4, dont 1 liant (la liaison O–H).

  4. Doublets non liants : 4−1=34 - 1 = 3, tous portés par l'oxygène, qui est ainsi entouré de 4 doublets.

L'oxygène de l'ion hydroxyde porte 3 doublets non liants. Le schéma doit indiquer la charge −- de l'ion.

Exercice 7 Le cyanure d'hydrogène

★★★Environ 12 min

On donne : H a 1 électron de valence, C en a 4, N en a 5. La molécule HCN\text{HCN} est linéaire, dans l'ordre H–C–N.

  1. Calcule le nombre de doublets de la molécule.
  2. L'hydrogène forme une liaison simple avec le carbone. Le carbone doit être entouré de 4 doublets : quelle liaison relie C et N ?
  3. Combien de doublets non liants la molécule compte-t-elle, et sur quel atome ?
Indice 1

Compte d'abord les doublets liants autour du carbone : 1 avec H, combien avec N ?

Indice 2

L'azote doit lui aussi être entouré de 4 doublets.

Voir la correction pas à pas

  1. Électrons de valence : 1+4+5=101 + 4 + 5 = 10, soit 5 doublets.

  2. Le carbone a déjà 1 doublet liant avec H. Pour atteindre 4 doublets autour de lui, il lui en faut 3 avec l'azote : la liaison C–N est triple.

  3. Doublets liants : 1+3=41 + 3 = 4.

  4. Doublets non liants : 5−4=15 - 4 = 1. L'azote a 3 doublets liants, il lui en faut un de plus pour l'octet : le doublet non liant est sur l'azote.

HCN contient 4 doublets liants (une liaison simple et une triple) et 1 doublet non liant, porté par l'azote.

Exercice 8 Les limites du modèle : le dioxygène

★★★Environ 10 min

On donne : l'oxygène a 6 électrons de valence.

  1. Calcule le nombre de doublets de la molécule O2\text{O}_2 et propose une répartition respectant l'octet.
  2. Dans ce schéma, y a-t-il des électrons non appariés ?
  3. Expérimentalement, la molécule de dioxygène présente des électrons non appariés. Que peux-tu en conclure sur le schéma de Lewis ?
Indice 1

Une double liaison et deux doublets non liants sur chaque atome : vérifie que cela fait bien le bon nombre de doublets.

Indice 2

Un électron non apparié n'appartient à aucun doublet.

Voir la correction pas à pas

  1. Électrons de valence : 2×6=122 \times 6 = 12, soit 6 doublets.

  2. Répartition : une double liaison (2 doublets liants) et 2 doublets non liants sur chaque oxygène (2×2=42 \times 2 = 4), soit 2+4=62 + 4 = 6 doublets. Chaque oxygène est entouré de 4 doublets.

  3. Dans ce schéma, tous les électrons sont réunis en doublets : aucun électron n'est non apparié.

  4. Or la molécule réelle présente des électrons non appariés (on dit qu'elle est paramagnétique), ce que seule l'approche par les orbitales moléculaires prédit correctement 3. Le schéma de Lewis simplifie donc la réalité et ne décrit pas tout le comportement électronique de la molécule 3.

Le schéma de Lewis de O2\text{O}_2 est correct sur le comptage des électrons mais ne rend pas compte d'une propriété observée. C'est une limite connue du modèle, qui reste pourtant un outil précieux pour expliquer la composition de nombreux composés 3.

Les questions qu'on se pose

Comment savoir si je dois mettre une liaison double ou triple ?

Part d'une répartition en liaisons simples, puis vérifie le nombre de doublets autour de chaque atome. Si un atome n'en a pas 4 (sauf l'hydrogène, qui n'en a qu'un), transforme un doublet non liant de son voisin en doublet liant supplémentaire. On continue jusqu'à ce que chaque atome soit à l'octet. Le nombre total de doublets, calculé au départ, ne change jamais : seule leur répartition évolue.

Pourquoi ne représente-t-on que les électrons de valence ?

Le schéma de Lewis décrit la structure électronique externe des atomes d'une molécule ou d'un ion, donc seuls les électrons de valence sont considérés 3. Ce sont eux qui interviennent dans les liaisons. Les autres électrons restent attachés à chaque atome et ne changent pas d'une molécule à l'autre.

Mon schéma respecte l'octet, mais est-il forcément le bon ?

Pas toujours. Un schéma de Lewis reste une représentation simplifiée 3. Pour les exercices de première, vérifie trois choses : le nombre total de doublets (électrons de valence divisés par 2, charge comprise), l'octet de chaque atome, et la cohérence avec la formule donnée (quel atome est relié à quel autre). Si les trois sont satisfaites, ton schéma est valide pour ce niveau.

Sources

Programme visé : Physique-chimie - Classe de première - Enseignement de spécialité · Ministère de l'Éducation nationale - Éduscol

  1. Physique-chimie - Classe de première - Enseignement de spécialité, Ministère de l'Éducation nationale - Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
  2. Édubase - Schéma de Lewis et géométrie des molécules, Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
  3. Formule de Lewis, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
  4. Schéma de soi, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.

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