Modèle Quantique De La Liaison Chimique : Orbitales Moléculaires

Question 1

Jusqu’ici, quelles sont les deux théories utilisées pour décrire les molécules ?

Answer 1

Le schéma de Lewis et le VSEPR

Question 2

En quoi le schéma de Lewis et le VSEPR sont insuffisants ? Donner des exemples

Answer 2

• certaines propriétés restent non expliquées (le paramagnétisme de O2 par exemple)
• certaines molécules ne peuvent pas être dessinées (B2H6 par exemple)
• géométrie non-expliquée par VSEPR (éthène par exemple, C2H6, qui n’est pas décrit comme entièrement plan)

Question 3

Comment appelle-t-on une géométrie AX3E0 ?

Answer 3

Trigonale plane

Question 4

Que signifie CLOA

Answer 4

Combinaison Linéaire d’Orbitales Atomiques

Question 5

Comment peut-on écrire l’orbitale moléculaire en fonction des orbitales atomiques ?

Answer 5

Question 6

On considère χ1 ou χ2 deux orbitales atomiques identiques, déterminer les deux formes possible pour l’orbitale moléculaire, définir au passage l’intégrale de recouvrement

Answer 6

Question 7

Lorsque n orbitales atomiques interagissent, combien y a-t-il d’orbitales moléculaires pour décrire leur ensemble ?

Answer 7

n aussi

Question 8

Pourquoi a-t-on deux orbitales χ1 et χ2 identiques et pourtant χ1 ≠ χ2 ?

Answer 8

Car ce sont toutes les deux des orbitales s d’un H par exemple. Mais centrées à des endroits différents car ce n’est pas le même H.

Question 9

Déterminer les expressions de φ+ et φ-

Answer 9

Question 10

Donner le nom de ces deux orbitales moléculaires, en justifiant

Answer 10

Pour φ+ : les amplitudes s’additionnent, il y a une forte probabilité de présence entre les atomes : OM liante

Pour φ- : les amplitudes se soustraient, il y a une faible probabilité de présence entre les atomes : OM anti-liante

Question 11

Représenter le graphique d’énergie d’une molécule composée de deux orbitales atomiques identiques initiales 1s

Answer 11

Question 12

Comparer |ΔE+| et |ΔE-|

Answer 12

Question 13

Comment représenter une orbitale moléculaire ?

Answer 13

Question 14

Dessiner les deux OM issues de deux OA 1s

Answer 14

Question 15

Dessiner les deux OM issues de deux OA 2 pz (en prenant x l’axe entre les deux)

Answer 15

Question 16

Quelles sont les règles pour remplir les orbitales moléculaires ?

Answer 16

Question 17

Qu’appelle-t-on recouvrement axial ? Comment appelle-t-on alors l’orbitale moléculaire ?

Answer 17

Question 18

Qu’appelle-t-on recouvrement latéral ? Comment appelle-t-on alors l’orbitale moléculaire ?

Answer 18

Question 19

Qu’appelle-t-on recouvrement ?

Answer 19

C’est la valeur de l’intégrale qui caractérise la probabilité de présence des électrons entre les atomes

Question 20

Dessiner une OM σS et une OM σS*

Answer 20

Question 21

Dessiner une OM σp et une OM σp*

Answer 21

Question 22

Dessiner une OM Πp et une OM Πp*

Answer 22

Question 23

Quel est le plus important entre un recouvrement axial et un recouvrement latéral ?

Answer 23

Le recouvrement axial est plus important que le latéral

Question 24

Donner en justifiant la condition d’interaction

Answer 24

Question 25

Comment traduire S≠0 pour deux OA

Answer 25

Question 26

Tracer le tableau de symétrie et en tirer une conclusion

Answer 26

Question 27

Expliquer pourquoi l’interaction est nulle

Answer 27

Question 28

Qu’entend-on par interaction non symétrique ?

Answer 28

Question 29

Représenter le diagramme de HeH+

Answer 29

Question 30

Comment savoir quel coefficient est le plus important dans une orbitale moléculaire, à partir du diagramme d’énergie

Answer 30

Plus l’énergie de l’OA est proche de l’énergie de l’OM plus son coefficient est gros

Question 31

Tracer σS et σS* et dire où elles sont principalement localisées

Answer 31

Question 32

Quels sont les deux facteurs orbitalaires qui jouent sur la force de l’interaction

Answer 32

L’interaction est d’autant meilleure que le recouvrement S est grand et que l’écart énergétique de départ est faible

Question 33

Quel est le lien entre hauteur énergétique d’une OM et surface nodales ?

Answer 33

Plus une OM présente de surfaces nodales, plus elle est haute

Question 34

Comment savoir quelles OA on considère pour potentiellement former une OM ?

Answer 34

On considère les OA de valence, car les OA de coeur sont très proches du noyau, donc leur influence est négligeable. On peut ajouter les OA vides de même n.

Question 35

Définir l’indice de liaison

Answer 35

Question 36

Comment sont liés l’indice de liaison et la longueur de liaison ?

Answer 36

Plus l’indice de liaison est grand plus la longueur de liaison est faible

Question 37

Comment sont liés l’indice de liaison et l’énergie de liaison ?

Answer 37

Plus d’indice de liaison est grand plus l’énergie de liaison est grande

Question 38

Quand dit-on qu’une molécule est paramagnétique ?

Answer 38

Si elle a au moins un électron célibataire

Question 39

Quand dit-on qu’une molécule est diamagnétique ?

Answer 39

S’il n’y a pas d’électron célibataire

Question 40

Vérifier que Lewis et les orbitales sont en accord pour H2

Answer 40

Question 41

Pourquoi H2 existe-t-il et pas He2 ?

Answer 41

H2 est plus stable que 2H (plus faible en énergie) donc existe, en revanche He2 est plus haut en énergie que 2He donc n’existe pas. De plus LI(He) = 0

Question 42

Quelles sont les OA que l’on considère pour les éléments de la deuxième période ?

Answer 42

2s et 2p

Question 43

Quand peut-on négliger l’interaction s|p ? Justif Plus précisément pour les molécules de la forme A2 ?

Answer 43

Question 44

Tracer le diagramme simple de O2

Answer 44

**Précisions inévitables :** - *dessiner repère et O — O* - On considère les OA 2s et 2p - On considère les interactions entre OA identiques et 2s-2pz - On néglige les interactions 2s-2pz - *diagramme* - Les positions relatives des OM issues du bloc p s’expliquent car le recouvrement axial est plus grand que le latéral

Question 45

O2 est-il paramagnétique ou diamagnétique ?

Answer 45

Paramagnétique : il a deux électrons célibataires

Question 46

Comment reconnaître un diagramme simple ou corrélé ?

Answer 46

Simple : π au-dessus de σ3 et toutes les interactions sont à 2 orbitales Corrélé : σ3 au-dessus des π et les interactions σ sont à 4 orbitales

Question 47

Quelles sont les informations à retenir concernant un diagramme corrélé ?

Answer 47

Question 48

Comment reconnaître une OM non liante ?

Answer 48

Question 49

Donner le caractère liant de chaque OM

Answer 49

Question 50

Dessiner le diagramme de N2, décrire sont caractère magnétique, dire si la description orbitalaire est en accord avec Lewis

Answer 50

Seulement, les doublets non liants ne sont pas équivalents

Question 51

On considère LiH, déterminer les interactions à considérer ?

Answer 51

Question 52

On donne E(2s,Li) = -5,4eV, E(2p,Li) = -3,7eV, tracer le diagramme en énergie

Answer 52

Question 53

Le diagramme est-il en accord avec la théorie de Lewis ?

Answer 53

Accord ✅ (il n’y a normalement pas les trois doublets non liants mais des lacunes).

Question 54

Commenter en terme d’électronégativité

Answer 54

Li est très électropositif, c’est donc H qui porte principalement les électrons, ce qui est cohérent avec le diagramme

Question 55

Sachant que E(2s,F) = -40eV et E(2p, F) = -18eV, tracer le diagramme de HF. Déterminer I.L.

Answer 55

Question 56

Dire si les orbitales sont liantes, anti-liantes, ou non liantes

Answer 56

Question 57

Dire dans quelles mesures c’est en accord avec Lewis

Answer 57

On a bien une liaison, trois doublets non liants, des densités de probabilité plus fortes sur le F qui est beaucoup plus électronégatif. En revanche, on n’a pas sur Lewis l’information que les trois non liantes sont loin d’être équivalentes.

Question 58

De manière générale, comment sont les systèmes σ et π pour A—B ?

Answer 58

Question 59

Comment faire pour une molécule A—B, avec A et B proches dans la classification périodique ?

Answer 59

Question 60

Tracer le diagramme simple de Cl—F

Answer 60

Question 61

Préciser le caractère magnétique, calculer l’indice de liaison et dire dans quelle mesure c’est en accord avec Lewis

Answer 61

Question 62

Tracer le diagramme d’OM de C—O, sachant qu’il y a une forte corrélation s/p dans cette molécule

Answer 62

- OA à considérer : … - axes - symétries : … - O est plus électronégatif donc des orbitales sont plus basses en énergie

Question 63

Déterminer le caractère magnétique de C—O, calculer son indice de liaison et dire si c’est en accord avec le schéma de Lewis

Answer 63

Question 64

Qu’est-ce que la méthode simple et qualitative qui permet d’obtenir les orbitales d’une molécule à plus de deux noyaux ?

Answer 64

« Méthode des fragments »

Question 65

Tracer le diagramme du BeH2, sachant que E(2s, Be) = -9,4eV et E(2p, Be) = -6,0eV, et préciser le caractère liant de chaque orbitale

Answer 65

Uniquement deux non liantes*

Question 66

Faire le schéma de Lewis et commenter

Answer 66

Question 67

Pourquoi ne considère-t-on pas les mêmes interactions lorsqu’on a une géométrie coudée ou linéaire ?

Answer 67

Car on perd un plan de symétrie

Question 68

Montrer qu’on a une interaction à 2OM et une autre à 3OM pour l’éthène

Answer 68

Question 69

Les orbitales ne « régissent » pas, que font-elles ?

Answer 69

Elles interragissent

Question 70

Comment savoir quelles orbitales participent au caractère liant/antiliant d’une liaison dans une molécule complexe ? A quoi faut-il faire attention ?

Answer 70

Il faut regarder le caractère liant ou anti-liant uniquement par rapport aux atomes concernés. Ce n’est pas parce qu’une orbitale est anti-liante de toute la molécule qu’elle ne peut pas être liante sur une certaine partie.

Question 71

De manière générale, comment savoir si une déformation est favorable ou défavorable ?

Answer 71

On regarde l’impact de la déformation sur la HO et c’est quasi tout le temps elle qui joue le plus

Question 72

Comment, en milieu acide, faire partir un OH tout en créant un double liaison ?

Answer 72

Le OH prend un H+, il part : on a une lacune ⊕. Alors, un H part et fait un double liaison (sorte de β-élimination E1) Déshydratation des alcools en milieu acide !