Chapitre 5 - Liaisons Covalentes Flashcards
Qu’est-ce qu’une liaison covalente ?
C’est une liaison chimique entre deux éléments de faible différence d’électronégativité, généralement entre deux non métaux. C’est la base en chimie organique.
Elle s’expliquer par la formation d’orbitales moléculaires formées à partir des orbitales atomiques des é périphériques des atomes impliqués.
C’est une mise en commun d’électrons célibataires
Qu’est-ce qu’une orbitale moléculaire liante et une orbitale moléculaire antiliante ?
- Liante : L’attraction est plus grande que la répulsion
- Antiliante : La répulsion est plus grande que l’attraction
L’É d’attraction due à un é dans une orbitale moléculaire liante est annulée par l’É de répulsion due à un électron antiliant.
Combien y a t’kil d’orbitale moléculaire ?
La somme des orbitales atomiques égale au nombre d’orbitale moléculaires.
Que veux dire le signe sigma ? Sigma * ?
- Sigma = S’effectue dans un axe qui joint les deux noyaux d’une orbitale moléculaire liante (Baisse d’énergie)
- Sigma * = S’effectue dans un axe qui joint les deux noyaux d’une orbitale moléculaire antiliante (augmente l’É)
Avec quoi se font les liaisons ?
Avec les é célibataires. Un atome peut donc former autant d’orbitales moléculaire liantes qu’il possède d’é célibataires. C,est ainsi que par suite de leur configuration électronique périphérique les halogènes ne forment souvent qu’une seule liaison, les sulfurides deux et les azotides trois.
Qu’est-ce que l’hybridation ?
On pourrait expliquer une liaison covalence entre deux atomes différents par la misse en commun des électrons célibataires de deux atomes identique ou non. Par contre, certaines molécules (CH4, BF3, BeCl2) ne peuvent pas s’expliquer ainsi. On doit donc, expliquer cela avec la théorie de l’hybridation.
Dans le dernier niveau, changement des É des orbitales de sous niveau différents en sous niveau de même énergie (formation d’orbitales atomiques hybrides afin d’obtenir des liaisons identiques). Uniformiser un atome excité. Va faire baisser l’É potentielle.
Quelles sont les étapes de l’hybridation ?
1) Atome à l’état fondamentale (électrons dans des orbitales atomiques)
2) Excitation : passage d’é d’un sous niveau au sous niveau supérieure (augmenter le nombre d’é célibataire)
3) Hybridation : formation d’orbitales hybridés (de même É) réarragenement des orbitales.
4) Formations d’orbitales moléculaires et de liaisons.
Qu’est-ce qu’une excitation ?
Dans le dernier niveau, transfert d’é d’un sous niveau à un sous niveau plus éloigné du noyau afin d’augmenter le nombre d’é célibataire d’où par la suite formation d’un plus grand nombre de liaison et donc d’un composé plus stable. Cela demande de l’énergie.
Qu’est-ce qu’un hybridation sp ?
Changement d’une orbitale atomique s et d’une orbitale atomique p en deux orbitales atomiques sp de même énergie. Par exemple avec le Be (BeH2).
Forme un angle de liaison de 180 degrés. Formation de deux orbitales moléculaires (sigma (2sp+1s)).
Qu’est-ce qu’un angle de liaison ?
Est l’angle entre 3 atomes.
La forme d’une molécule décrit quoi ?
La position relative des noyaux.
Qu’est-ce qu’une hybridation sp2 ?
Changement d’une orbitale atomique s et de deux orbitales atomiques p en trois orbitales atomiques hybrides, sp2, de même énergie. Par exemple avec le B (BH3)
Formation de 3 orbitales (segma (2sp2+1s)) .
Forme de la molécule : les noyaux extérieurs forme un triangle avec un angle de liaison de 120 degré.
Qu’est-ce qui définit si la molécule est polaire ou non ?
On regarde la symétrie. Si symétrique = non polaire.
Qu’est-ce qu’une hybridation sp3 ?
Changement d’une orbitale atomique s et de trois orbitales atomiques p en quatres orbitales atomiques hybrides, sp3, de même énergie. Par exemple avec le C (CH4 - jamais CH2)
Forme quatre orbitales moléculaires (sema (2sp3+1s))
Forme des liaisons : tétraédrique puisque les noyaux extérieurs H forment un volume composé de quatre triangles identiques (voir dessin). Les angles de liaisons (4) sont de 109 degré et 28 minutes.
Que signie par exemple (sema(1s+1s)) ?
Indique que l’orbitale molécule sema a été formée de la combinaison des orbitales atomiques 1s de deux atomes d’hydrogène.
Expliquer la formation progressive d’une orbitale moléculaire liante et la variation de l’É potentielle lors de la formation d’une orbitale moléculaire liante ?
Voir figure 5.1
Que font les orbitale anti-liantes contrairement aux liantes ?
Dans les orbitales antiliantes, les noyaux tendent à s,éloigner le plus possible puisque les répulsions sont plus grands que les attractions. Les é se retrouvent donc le plus souvent aux extrémités des deux noyaux. L’É potentielle diminue lors les noyaux s’éloignent.
Dans les orbitales liante, les deux électrons de la molécule d’H se retrouvent le plus souvent entre les deux noyaux. C’est là la position oèu les attractions entre le noyaux et les é sont plus fortes que les répulsions noyau\noyau et é\é d’où le minimum d’é potentielle.
Qu’est-ce que l’É de liaison chimique ?
On mesure l’É qu’il faut fournir pour briser. Correspond à l’É dégagée lors de sa formation.
Qu’est-ce qu’une case quantique ?
Chacune représente une orbitale et chacune des flches les é occupant ces orbitales.
Lorsque les cases quantiques sont soudées, elles représentent des orbitales de mêm É dans un même sous niveau (p) sinon les énergies sont différents (s et p)
Lorsqu’on ajoute des é dans un ensemble d’orbitales d’un même sous niveau (p) un é est d’abord ajouté à chacune des orbitales avant d’en ajouter un deuxième.
Qu’est-ce qu’une paire d’é libres ?
Est une paries d’é se retrouvant dans une orbitale hybride et qui n’est pas utilisée dans une liaison (car déjà pleine). (é périphériques). Les paires libres viennent briser la symétrie (polaire). Une paire d’é libre n’est pas attirée par un autre noyau et se situe plus près de celui de l’atome hybridé que les paires d’é des orbitales moléculaires servant à former les liaisons. Il n’est pas nécessaire de l’exciter mais juste hybrider afin d’avoir la même énergie (sinon une énergie de 2s et une de 2p)
Qu’arrive-t’il aux angles lorsqu’il y a une paires d’électrons ?
Cause une répulsion sur les angles donc diminution de l’angle en venant briser la symétrie sphérique.
Ex. H20 et NH3.
Qu’est-ce que la longueur de la liaison ?
Distance entre les deux noyaux.
Les orbitale molécules formées à partir d’orbitales atomiques hybrides sont toujours … ?
De type sigma étant donné leur symétrie cylindrique par rapport à l’axe passant par les deux noyaux.
Qu’est-ce qu’une orbitale moléculaire pi ?
Une orbital moléculaire pi se forme à partir d’orbitales atomiques non hybridées p.
Lorsque plus d’une paire d’é unissent les deux même atomes, l’espace le long de l’axe entre le deux noyaux étant déjà occupé par une parie d’électrons dans une orbitale moléculaire segma les autres paires d’é doivent s’éloigner de cette dernière. Par conséquent ces orbitales additionnelles se situent plus loin des noyaux et leur É potentielle est plus élevée que celles des orbitales segma.
Ce font hors de l’axe rejoignant les deux noyaux. Ne servent pas à déterminer la géo de la molécule.
Qu’est-ce qu’une liaison simple, double ou triple ?
Pour la formation des orbitales moléculaire pi lorsqu’il n’y a qu’une paire d’é de liaison entre deux atomes, la liaison est dites simple, lorsque y en a deux ou trois entre deux mêmes atomes il s’agit respectivement d’une liaison double ou triple (ex. N2).
Voir la figure 5.2 pour les liaisons possibles entre deux tomes identiques.
Qu’est-ce qui se forme en premier, la sorte d’orbitale ?
L’Orbitale moléculaire sema se forme avant celle d’une orbitale moléculaire pi car l’É de liaison segma est plus grande que l’É de liaison pi.
Quels sont les atomes qui peuvent faire des liaisons multiples ?
Les atomes qui sont petits qui contiennent plusieurs é célibataires.
À partir de quoi se forme une orbitale moléculaire pi ?
À partir d’une orbitale p non hybridées. (IMPORTANT)
Qu’en est il de la géométrie moléculaire lors de la présence ou absence d’orbitale moléculaire pie ?
Cela n’influence pas la géométrie moléculaire puis les orbitales moléculaire pi ne se situent jamais dans l’axe joignant les deux noyaux.
Qu’est-ce qu’une liaison de coordinence ?
Une liaison de coordinence provient d’une orbitale moléculaire segma formée à partir d’une orbitale atomique HYBRIDE PLEINE et d’une orbitale atomique HYBRIDE VIDE. (ex. NH4). On l’indique par une flèche qui amène à une case cantique vide.
Le même atome à lui seul forme la liaison = OM segma de coordinence. On indique par une flèche dans le modèle de Lewis.
Expliquer les principales hybridations des éléments représentatifs
Voir p. 20 tableau et tableau
Qu’est-ce qu’une structure de Lewis%
Eest une représentation d’une molécule faisant ressortir la distribution des é périphériques des atomes composant une molécule. Elle met en évidence les liaisons qui unissent les atomes ainsi que les paries d’électrons libres qui les entourent Peut permettre également de déduire facilement l’hybridation de chacun des atomes.
Quels sont les tapes conduisant à l’élaboration d’une structure de Lewis ?
1) Dessiner une esquisse de la molécule :
- Dans un composé inorganique, les atomes ayant des différence d’électronégativité plus grandes ont plus tendance à s’unir ensemble (ex. H tendance à être unis à O au lieu de non métal)
- Dans un composé organique, les atomes de C tendent à s’unir ensemble et les atomes d’H à se rattacher aux C. Si est écrit selon la formule semi développé, développe l’ordre à suivre.
2) Sur l’esquisse de la molécule, former chaque liaison à partir d’un é provenant de chacun des 2 atomes. Distingue l’appartenance à un ou à l’autre des atomes par symboles différents.
3) Si nécessaire ajouter à chacun des atomes les é périphériques manquant sous forme de PAIRES d’é libres.
4) COmpléter la structure de Lewis en déplacant s’il y a lieu les é de façon à ce qu’il y ait :
- deux é autour de l’hydrogène
- 4 é autour de l’alcalino-terreux, Be
- 6 é autour de Be et Al (parfois 8)
- 8 é autour des autres éléments
S,Il MANQUE des é autour d’un atome, déplacer des électrons libres d’un atome voisin en les utilisant comme é de liaison
S’il y a TROP d’électrons autour d’un atome déplacer des électrons de liaison pour en faire des é libres à partir d’un atome voisin auquel il manque des é.
Quel est le nombre d’É qu’il doit y avoir selon la structure de Lewis autour des atomes ?
- deux é autour de l’hydrogène
- 4 é autour de l’alcalino-terreux, Be
- 6 é autour de Be et Al (parfois 8)
- 8 é autour des autres éléments
Comment est-ce que les orbitales moléculaires se distribuent autour du noyau ?
De façon à réduire au minimum leurs répulsions, ce qui donne naissance aux différents types de structures.
Qu’est-ce qui permet de déduire le type d’hybridation ?
Comme ce sont les orbitales atomiques hybrides qui forment les orbitales moléculaires segma ou qui contiennent les paires d’é libres, leur nombre autour d’un atome permet souvent de le déduire.
Par contre, les é qui se retrouvent dans des orbitales moléculaires pi ne servent pas à déterminer l’hybridation d’un atome puisque ils ne sont pas formés à partir d’orbitales atomiques hybrides, mais uniquement à partir d’orbitales atomiques p.
En quoi la structure de Lewis permet de déterminer le type d’hybridation de l’atome ?
Pour déterminer l’hybridation de chacun des atomes, voici les étapes :
1) Identifier les paires d’é en terme de segma, pie et p.é.l : Les liaisons simples ne se composent que d’une O.M. segma, les liaisons doubles d’une O.M. segma et une O.M. pi et les liaisons triples d’une O.M. segma et de deux O.M. pi. Les paires d’é entourant un atome sans être situées entre les deux noyaux sont appelés p.é.l.
2) Additionner les O.M. segma et les PEL autour de chacun des atomes et en déduire le type d’hybridation de chacun des atomes : Voir tableau 5.4 (2=sp, 3=sp2, 4= sp3).
Qu’est-ce qui détermine la forme d’une molécule ?
Est déterminée par la disposition relative des noyaux atomiques qui constituent la molécule. (voir tableau 5.5)
- sp Linéaire : si tous les noyaux en ligne droite 180.
- sp2 Triangulaire, angulaire, linéaire : Angle de 120
- sp3 Tétraédrique, pyramidale à base triangulaire, angulaire, linéaire.
Il faut donc connaitre l’hybridation de l’atome central.
Qu’est-ce qui détermine la polarité ou non de la molécule ?
La polarité d’une liaison résulte du déplacement des é de liaison vers l’tome plus électronégatif, déplacement que l’on représente par une flèche pointée vers l’élément le plus électronégatif de la liaison. Cette flèche représente un vecteur ayant une intensité proportionnelle au déplacement des é et donc à la différence d’électronegativité des atomes de chaque côté de la flèche. Ainsi, plus la différence entre les deux atomes est importante, plus la laissions est polaire.
Pour les molécules constituées de plus d’une liaison ou de plus de 2 atomes différents, la géométrie d ela molécule doit être connue pour déduire si la molécule est polaire ou non. Si on considère chacune des liaisons comme un vecteur ayant un sens (vers le plus électro.) et une intensité (proportionnelle à la différence d’électro.), une molécule est considéré non polaire seulement si la somme des vecteurs ainsi obtenus est nulle.
Pour les molécules tridimensionnelle, il suffit d’utiliser la notion de symétrie par rapport à un point central.
Pour qu’une molécule soit non polaire …
Il faut qu’elle possède une symétrie par rapport à un point central et pour déterminer, les deux conditions suivantes doivent être rencontrées :
1) Les liaisons soient disposées symétriquement autour d’un point et forment des angles égaux pour que les composantes selon les axes x, y et z puissent s’annuler.
2) Que les liaisons qui s’opposent soient de même intensités.
Que signifie ABxLy lorsque l’on décrit le type de structure e?
A : L'atome considéré comme central B : Une orbitale moléculaire segma x : le nombre d'OM segma L : une pél y : Le nombre de pél.
C’est quoi une liaison segma ?
Dans l’axe des 2 noyaux. Laison + stable première à se former. Responsable de la géo de la molécule. Il y en a pas plus qu’une entre deux atomes.
Que faire avec des ions ?
Négatif : ajoute les é à l’atome le + électronégatif
Positif : Enlève le ou les é à l’atome le moins électronégatif.
Pour déterminer la polarité il faut regarder…
Langle et l’intensité du vecteur.
