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  • MolMolcules et gcules et gomomtrietrie

    Molcules et gomtrie

  • La gLa gomomtrie moltrie molculaireculaire

    Cest le domaine de la strochimieComment dcrire la gomtrie des molcules? Au moyen de :

    Distances de liaison. {R}Angles de valence. {}

    Angles de torsion. {}

    O O

    RROOOO

    La gomtrie molculaire

  • La gLa gomomtrie moltrie molculaireculaire

    Cest le domaine de la strochimieComment dcrire la gomtrie des molcules? Au moyen de :

    H

    O O

    RROOOO

    RROHOH OOHOOH

    Distances de liaison. {R}Angles de valence. {}

    Angles de torsion. {}

    La gomtrie molculaire

  • Distances de liaison. {R}Angles de valence. {}

    Angles de torsion. {}

    La gLa gomomtrie moltrie molculaireculaire

    Cest le domaine de la strochimieComment dcrire la gomtrie des molcules? Au moyen de :

    O

    H

    O

    RROOOO

    RROHOH OOHOOH

    RROHOHOOHOOH

    H

    La gomtrie molculaire

  • Le modLe modle de la rle de la rpulsion des pairespulsion des paires

    Les paires dLes paires dlectrons se distribuent autour des noyaux lectrons se distribuent autour des noyaux porteursporteurs AAet det dterminent la gterminent la gomomtrie moltrie molculaire.culaire.Ces paires se repoussent et mCes paires se repoussent et mnent au modnent au modle de rle de rpulsion despulsion despaires.paires.2 paires s2 paires salignent sur la sphalignent sur la sphrere

    ConsConsquence: Molquence: Molcules lincules linairesairesAXAX22 180 180Exemple: Exemple: BeBeClCl22 (Octet non respect(Octet non respect))

    ClBe

    Cl

    Rpulsion des paires (2 paires)

  • Le modLe modle de la rle de la rpulsion des pairespulsion des paires

    3 paires se disposent sur un triangle 3 paires se disposent sur un triangle quilatquilatral.ral.

    ConsConsquence: Molquence: Molcules planes; cules planes; AXAX33 120 120Exemple: Exemple: AlAlClCl3 3 (Octet non respect(Octet non respect))

    2 paires s2 paires salignent sur la sphalignent sur la sphrereConsConsquence: Molquence: Molcules lincules linaires aires AXAX22Exemple: BeClExemple: BeCl2 2 (Octet non respect(Octet non respect))

    ClBe

    Cl

    ClAl

    Cl

    Cl

    Molcules linaires et planes

  • Le modLe modle de la rle de la rpulsion des pairespulsion des paires

    4 paires se disposent au sommet d4 paires se disposent au sommet dun tun ttratradre.dre.ConsConsquence: Molquence: Molcules tcules ttratradriques; driques; AXAX44 109 1092828Exemple: Exemple: CCHH4 4 (Octet respect(Octet respect))

    CC

    HHH

    H

    Molcules ttrahdriques (4 paires)

  • Le modLe modle de la rle de la rpulsion des pairespulsion des paires

    5 paires se disposent au sommet d5 paires se disposent au sommet dune bipyramide trigonale.une bipyramide trigonale.ConsConsquence: quence: AXAX55 120 120 et 90 et 90Exemple: Exemple: PPClCl5 5 (Octet non respect(Octet non respect - compos - compos hypervalent hypervalent))

    Cl PCl

    ClCl

    Cl

    Bipyramide trigonale (5 paires)

  • Le modLe modle de la rle de la rpulsion des pairespulsion des paires

    ConsConsquence: quence: AXAX66 90 90Exemple: Exemple: S S FF6 6 (Octet non respect(Octet non respect - compos - compos hypervalenthypervalent))

    6 paires se disposent au sommet d6 paires se disposent au sommet dun octaun octadre.dre.

    SSF

    F

    F

    F F

    F

    Octadre (6 paires)

  • CC

    H

    HH

    H

    La gLa gomomtrie des moltrie des molcules cules liaisons simples liaisons simples

    Molcules liaisons simples(CH4)

    CH4AXAX44

  • NH3 EAXEAX33

    Molcules NH3

  • H2O EE22AXAX22

    Molcules H2O

  • La gLa gomomtrie des moltrie des molcules cules liaisons simples liaisons simples

    Ethane, mthylamine, mthanol, ...

    thane, mthylamine, mthanol,

  • La gLa gomomtrie des moltrie des molcules cules liaisons multiples liaisons multiples

    thane thane thylthylne ne ac actyltylne ...ne ...

    1,54 1,34

    1,20

    CC HH

    CC

    HH

    HH

    CC

    H

    HH

    H

    HH

    Molcules liaisons multiples

    Molculeplane

    Molculelinaire

  • La notion dLa notion dhybridationhybridationLes molcules sont ttradriques, mais les orbitales atomiques sontorthogonales (perpendiculaires entre-elles).Lhybridation est la transformation des orbitales de latome pour lesadapter une meilleure description de la gomtrie molculaire.

    Notion dhybridation

  • La notion dLa notion dhybridationhybridationLes molcules sont ttradriques, mais les orbitales atomiques sontorthogonales (perpendiculaires entre-elles).Lhybridation est la transformation des orbitales de latome pour lesadapter une meilleure description de la gomtrie molculaire.

    Notion dhybridation

  • LLhybridation hybridation spsp

    sobtient en combinant lorbitale 2s une orbitale 2p, sansmodifier les deux autres.

    Deux orbitales (2s, 2p) se transforment par combinaison (additionet soustraction) en deux hybrides sp.

    +

    -

    Hybridation sp

  • LLhybridation hybridation spsp

    sobtient en combinant lorbitale 2s une orbitale 2p, sansmodifier les deux autres.

    Deux orbitales (2s, 2p) se transforment par combinaison (additionet soustraction) en deux hybrides sp.

    Hybridation sp

  • LLhybridationhybridation sp sp

    Au total: 180

    Cette hybridation est adapte la reprsentation des atomes dans desmolcules linaires telles que BeCl2, HCCH, HCN|ou contenant des fragments linaires.

    Les hybrides permettront de dcrire les liaisons.

    Hybridation sp

  • LLhybridation sphybridation sp22

    t 3

    t1

    t2

    x

    sobtient en combinant la fonction 2s deux fonctions 2p, sansmodifier la dernire.

    elle est adapte la reprsentation ddes atomes dans les molculesplanes telles que AlCl3, H2C=O, H2C=CH2ou contenant des fragments planes.

    120

    Hybridation sp

  • LLhybridation sphybridation sp22sobtient en combinant la fonction 2s deux fonctions 2p, sansmodifier la dernire.

    elle est adapte la reprsentation de molcules planes telles queH2C=O que H2C=CH2ou contenant des fragments planes.

    Hybridation sp2

  • LLhybridation sphybridation sp33

    z

    y

    x

    C

    sobtient en combinant la fonction 2s aux trois fonctions 2p.

    elle est adapte la reprsentation de molcules ttradriques tellesque CH4 , H3COH que H3CCH3, .

    10928

    Hybridation sp3

    Dautres hybridations incluant les orbitales d d existent.

    Par exemple spsp33dd pour dcrire PClPCl55 ou spsp33dd22 pour dcrire SF6

  • La formation de liaisonsLa formation de liaisons

    Lhybride spn se combine une orbitale 1s de lhydrogne, ou uneautre orbitale hybride pour former les liaisons CH, CC, CO, ....

    HCHC +

    La formation des liaisons

    Les traits de liaison symbolisent la liaison chimique dcrite parla superposition des orbitales atomiques hybrides ()

    ou originales.

  • Description de lDescription de lthylthylne Cne C22HH44Les hybrides sp2 forment les liaisons CH et CC de lthylne ()

    La fusion des orbitales 2p inchanges forme la liaison CCde lthylne

    CHH CHH C

    HH C

    HH CHH C

    HH

    Description de lthylne

  • La rLa rsonance du benzsonance du benzneneLexemple du benzne montre que par fusion des orbitales

    2p inchanges, on dcrit le phnomne deconjugaison des lectrons .

    C

    CC

    H

    C

    HC

    H

    CH

    H

    H

    C

    CC

    H

    C

    HC

    H

    CH

    H

    H

    Description du benzne (rsonance)

  • Les complexes molLes complexes molculairesculaires

    De nombreux ions mtalliques forment des structures molculairesstables avec dautres molcules ou ions (ligandsligands) : Ce sont lescomplexes molculaires : Fe(CN)63- , Fe(CN)64-, Ni(NH3)62+,

    Leur gomtrie est octadrique. On lexplique par lhybridationspsp33dd22 du Fe

    complexes

    FeFe: : 4s4s223d3d664p4p00 FeFe3+3+ 4s4s003d3d554p4p00

    FeFe3+3+ 4s4s003d3d554p4p00 FeFe3+3+hybrhybr 3d3d5 5 spsp33dd22

    Les ions CN- occupent les hybrides spsp33dd22

  • les liaisons intermolles liaisons intermolculairesculaires

    Si des molcules identiques existent dans des tats physiques diffrents,cest parce quelles sont soumises des interactions intermol intermolculairesculaires,qui sexpriment via des forces intermolculaires.

    On distingue:

    Les forces de van der Les forces de van der WaalsWaals..

    Les ponts hydrogLes ponts hydrognes:nes:

    Les forces diples/diples de Keesom

    Les forces diples/diples induits de Debye

    Les forces de dispersion de London

    Les liaisons intermolculaires

  • les forces de van der les forces de van der WaalsWaals

    Des liaisons intermolculaires apparaissent si les forces attractivesdominent les forces rpulsives.

    Les forces diples/diples de Keesom rsultent de linteractionlectrostatique stabilisante obtenue par orientation des diples

    +q +q -q -q

    On distinguera des molcules polaires et des molcules apolaires.

    0 00 0

    +q +q -q -q

    -q +q-q +q

    +q