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La représentation de Cram : méthode et exemples

L’essentiel

La représentation de Cram dessine une molécule en trois dimensions sur une feuille. Une liaison dans le plan se trace en trait plein, une liaison vers l’avant en triangle plein et une liaison vers l’arrière en triangle hachuré. Elle sert à montrer la géométrie réelle des molécules.

Les trois types de liaisons

Une formule développée à plat ne montre pas la forme réelle d’une molécule. La représentation de Cram, du nom du chimiste américain Donald Cram, ajoute la profondeur avec trois conventions.

Les conventions de la représentation de Cram
DessinPosition de la liaisonCe que tu dois imaginer
Trait pleinDans le plan de la feuilleLa liaison reste sur la feuille
Triangle pleinEn avant du planLa liaison sort vers toi
Triangle hachuréEn arrière du planLa liaison s’enfonce derrière la feuille

Astuce : La pointe du triangle part toujours de l’atome situé dans le plan. La base large est du côté de l’atome le plus proche de toi pour un triangle plein, le plus éloigné pour un triangle hachuré.

Dessiner une molécule en Cram : la méthode

Exemple avec le méthane CH₄, dont le carbone est lié à 4 atomes.

Un carbone lié à 4 atomes : 2 liaisons dans le plan, 1 en avant, 1 en arrière.

  • Place l’atome central, ici le carbone, au milieu de la feuille.
  • Trace 2 liaisons en traits pleins qui forment un V ouvert vers le haut. Ces 2 atomes d’hydrogène sont dans le plan.
  • Trace 1 triangle plein vers le bas d’un côté : ce troisième hydrogène est en avant.
  • Trace 1 triangle hachuré vers le bas de l’autre côté : ce quatrième hydrogène est en arrière.
  • Écris le symbole de chaque atome au bout de sa liaison.

La géométrie des molécules

Les doublets d’électrons autour de l’atome central se repoussent et s’écartent au maximum. Cette répulsion impose la forme de la molécule.

Formes de trois molécules courantes
MoléculeFormeAngle approchéEn Cram
Méthane CH₄Tétraédrique109,5°2 liaisons dans le plan, 1 avant, 1 arrière
Ammoniac NH₃Pyramidale107°1 liaison dans le plan, 1 avant, 1 arrière
Eau H₂OCoudée104,5°2 liaisons dans le plan

Cram pour une molécule à plusieurs carbones

Pour l’éthanol CH₃CH₂OH, trace la chaîne carbonée dans le plan, en zigzag. Pour le carbone central, les deux liaisons de la chaîne restent dans le plan, et les deux liaisons avec H sont dessinées l’une en avant et l’autre en arrière.

On ne représente souvent en Cram que la partie de la molécule qui nous intéresse, le reste étant noté de façon abrégée.

À quoi sert la représentation de Cram ?

Elle permet de voir si deux molécules sont superposables. Un carbone asymétrique est un carbone lié à 4 atomes ou groupes d’atomes tous différents. Une molécule qui en possède un seul existe sous deux formes, images l’une de l’autre dans un miroir et non superposables, comme tes deux mains : ce sont des énantiomères.

En Cram, ces deux formes s’obtiennent en échangeant deux groupes liés au carbone. Cette différence compte beaucoup en biologie : deux énantiomères peuvent avoir une odeur ou un effet différent.

  • CHFClBr possède un carbone asymétrique : H, F, Cl et Br sont tous différents.
  • CH₂Cl₂ n’en possède pas : le carbone porte deux H identiques et deux Cl identiques.

Les erreurs à éviter

  • Dessiner 4 traits pleins en croix pour CH₄ 2 traits pleins, 1 triangle plein, 1 triangle hachuré

    La croix suggère une molécule plate, alors que le méthane est tétraédrique.

  • Dessiner les deux triangles du même côté Placer un triangle plein et un hachuré

    Pour un carbone tétraédrique, l’une des liaisons pointe vers l’avant et l’autre vers l’arrière.

  • La molécule d’eau est linéaire La molécule d’eau est coudée

    Les doublets non liants de l’oxygène repoussent les liaisons et plient la molécule.

Exercices corrigés

  1. 1. Comment représente-t-on une liaison dans le plan de la feuille ?

    Voir la correction

    Un trait plein. Le trait plein indique une liaison dans le plan.

  2. 2. Que signifie un triangle plein ?

    Voir la correction

    Une liaison en avant du plan. Le triangle plein pointe vers l’observateur.

  3. 3. Dans la représentation de Cram du méthane, combien de liaisons sont dans le plan ?

    Voir la correction

    2. 2 dans le plan, 1 en avant, 1 en arrière.

  4. 4. Quelle est la valeur approchée des angles dans le méthane ?

    Voir la correction

    109,5°. La géométrie tétraédrique donne un angle de 109,5°.

  5. 5. Quelle est la forme de la molécule d’ammoniac NH₃ ?

    Voir la correction

    Pyramidale. L’azote porte 3 liaisons et un doublet non liant : la molécule est pyramidale.

  6. 6. Laquelle de ces molécules possède un carbone asymétrique ?

    Voir la correction

    CHFClBr. Seule CHFClBr a un carbone lié à 4 substituants tous différents.

Questions fréquentes

À quoi sert la représentation de Cram ?

À représenter sur une feuille la forme en trois dimensions d’une molécule, et à comparer deux molécules dans l’espace.

Quelle différence avec la formule développée ?

La formule développée montre toutes les liaisons mais à plat. La représentation de Cram montre en plus leur orientation dans l’espace.

Qu’est-ce qu’un carbone asymétrique ?

C’est un atome de carbone lié à 4 atomes ou groupes d’atomes différents. Il se repère souvent par un astérisque sur la formule.

Pour aller plus loin