Chapitre 5 - Liaisons Covalentes

Question 1

Qu’est-ce qu’une liaison covalente ?

Answer 1

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

Question 2

Qu’est-ce qu’une orbitale moléculaire liante et une orbitale moléculaire antiliante ?

Answer 2

• 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.

Question 3

Combien y a t’kil d’orbitale moléculaire ?

Answer 3

La somme des orbitales atomiques égale au nombre d’orbitale moléculaires.

Question 4

Que veux dire le signe sigma ? Sigma * ?

Answer 4

• 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)

Question 5

Avec quoi se font les liaisons ?

Answer 5

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.

Question 6

Qu’est-ce que l’hybridation ?

Answer 6

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.

Question 7

Quelles sont les étapes de l’hybridation ?

Answer 7

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.

Question 8

Qu’est-ce qu’une excitation ?

Answer 8

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.

Question 9

Qu’est-ce qu’un hybridation sp ?

Answer 9

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)).

Question 10

Qu’est-ce qu’un angle de liaison ?

Answer 10

Est l’angle entre 3 atomes.

Question 11

La forme d’une molécule décrit quoi ?

Answer 11

La position relative des noyaux.

Question 12

Qu’est-ce qu’une hybridation sp2 ?

Answer 12

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.

Question 13

Qu’est-ce qui définit si la molécule est polaire ou non ?

Answer 13

On regarde la symétrie. Si symétrique = non polaire.

Question 14

Qu’est-ce qu’une hybridation sp3 ?

Answer 14

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.

Question 15

Que signie par exemple (sema(1s+1s)) ?

Answer 15

Indique que l’orbitale molécule sema a été formée de la combinaison des orbitales atomiques 1s de deux atomes d’hydrogène.

Question 16

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 ?

Answer 16

Voir figure 5.1

Question 17

Que font les orbitale anti-liantes contrairement aux liantes ?

Answer 17

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.

Question 18

Qu’est-ce que l’É de liaison chimique ?

Answer 18

On mesure l’É qu’il faut fournir pour briser. Correspond à l’É dégagée lors de sa formation.

Question 19

Qu’est-ce qu’une case quantique ?

Answer 19

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.

Question 20

Qu’est-ce qu’une paire d’é libres ?

Answer 20

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)

Question 21

Qu’arrive-t’il aux angles lorsqu’il y a une paires d’électrons ?

Answer 21

Cause une répulsion sur les angles donc diminution de l’angle en venant briser la symétrie sphérique.

Ex. H20 et NH3.

Question 22

Qu’est-ce que la longueur de la liaison ?

Answer 22

Distance entre les deux noyaux.

Question 23

Les orbitale molécules formées à partir d’orbitales atomiques hybrides sont toujours … ?

Answer 23

De type sigma étant donné leur symétrie cylindrique par rapport à l’axe passant par les deux noyaux.

Question 24

Qu’est-ce qu’une orbitale moléculaire pi ?

Answer 24

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.

Question 25

Qu’est-ce qu’une liaison simple, double ou triple ?

Answer 25

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.

Question 26

Qu’est-ce qui se forme en premier, la sorte d’orbitale ?

Answer 26

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.

Question 27

Quels sont les atomes qui peuvent faire des liaisons multiples ?

Answer 27

Les atomes qui sont petits qui contiennent plusieurs é célibataires.

Question 28

À partir de quoi se forme une orbitale moléculaire pi ?

Answer 28

À partir d’une orbitale p non hybridées. (IMPORTANT)

Question 29

Qu’en est il de la géométrie moléculaire lors de la présence ou absence d’orbitale moléculaire pie ?

Answer 29

Cela n’influence pas la géométrie moléculaire puis les orbitales moléculaire pi ne se situent jamais dans l’axe joignant les deux noyaux.

Question 30

Qu’est-ce qu’une liaison de coordinence ?

Answer 30

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.

Question 31

Expliquer les principales hybridations des éléments représentatifs

Answer 31

Voir p. 20 tableau et tableau

Question 32

Qu’est-ce qu’une structure de Lewis%

Answer 32

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.

Question 33

Quels sont les tapes conduisant à l’élaboration d’une structure de Lewis ?

Answer 33

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.

Question 34

Quel est le nombre d’É qu’il doit y avoir selon la structure de Lewis autour des atomes ?

Answer 34

• 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

Question 35

Comment est-ce que les orbitales moléculaires se distribuent autour du noyau ?

Answer 35

De façon à réduire au minimum leurs répulsions, ce qui donne naissance aux différents types de structures.

Question 36

Qu’est-ce qui permet de déduire le type d’hybridation ?

Answer 36

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.

Question 37

En quoi la structure de Lewis permet de déterminer le type d’hybridation de l’atome ?

Answer 37

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).

Question 38

Qu’est-ce qui détermine la forme d’une molécule ?

Answer 38

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.

Question 39

Qu’est-ce qui détermine la polarité ou non de la molécule ?

Answer 39

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.

Question 40

Pour qu’une molécule soit non polaire …

Answer 40

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.

Question 41

Que signifie ABxLy lorsque l’on décrit le type de structure e?

Answer 41

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.

Question 42

C’est quoi une liaison segma ?

Answer 42

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.

Question 43

Que faire avec des ions ?

Answer 43

Négatif : ajoute les é à l’atome le + électronégatif

Positif : Enlève le ou les é à l’atome le moins électronégatif.

Question 44

Pour déterminer la polarité il faut regarder…

Answer 44

Langle et l’intensité du vecteur.