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Liaison H : c'est quoi?

  1. Cécile

    Date d'inscription
    janvier 2003
    Localisation
    région parisienne
    Messages
    7 601

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Salut,

    Citation Envoyé par moco
    Moi aussi j'en connais un bout (mais pas vraiment la liaison hydrogène), alors je lui renvoie la balle.
    Oui, j'ai vu ça sur d'autres posts auxquels tu as répondu, j'ai appris plein de choses.

    L'explication de Cécile implique que les électrons de l'oxygène tombent sur l'orbitale 1s de l'Hydrogène, ou sur l'orbitale sigma de la liaison O-H. C'est tout à fait impossible, car il y a déjà deux électrons sur cette orbite.
    Comme je te l'ai dit, je rentre là dans les limites de ma connaissances sur la liaison hydrogène. Donc les explications ci-dessous sont à prendre avec prudence. Le doublet de l'oxygène interagit avec une orbitale excitée de l'hydrogène, mais je ne sais pas si c'est avec une s ou avec une orbitale plus compliquée (existe-t-il des orbitales p dans l'hydrogène, où pourraient aller l'électron lorsque l'hydrogène est très excité ? à vérifier). Et pour que la liaison hydrogène fonctionne, je suppose que cette orbitale excitée de l'atome d'hydrogène est plus basse en énergie que l'orbitale doublement occupée de l'oxygène.

    A mon sens on a meilleur temps de s'en référer à "mon" explication électrostatique, que Cécile descend en flamme.
    Non, parce que ça ne donne pas l'aspect directionnel de la liaison hydrogène, qui est primordial.
    C'est un modèle pédagogique, qui vaut ce que valent les modèles. Le modéle d'atome de Bohr est faux. Mais il rend bien service !
    Oui, mais dès qu'on parle du modèle de Bohr aux étudiants, on précise (dix fois plutôt qu'une) qu'il est faux. Alors que j'ai entendu de nombreuses fois cette explication "électrostatique" de la liaison hydrogène sans jamais entendre qu'il était faux.
    Pour revenir à nos moutons, j'aimerais bien que Cécile (qui affirme beaucoup de choses) m'explique par exemple comment on démontre que la liaison hydrogène se casse dés que l'alignement O-H-O n'est plus exactement 180°...
    Bien sûr. D'abord, l'énergie de la liaisons hydrogène est telle qu'elle ne devrait pas se casser à température ambiante (l'agitation thermique est insuffisante pour la casser). L'eau devrait donc être solide s'il n'y avait pas ce phénomène de cassure dès que l'angle change (pas pile 179 ou 181 °, mais dès que la courbure atteint 30°).
    Ensuite, des études par laser à impulsion ultrabrèves ont permis de mesurer la durée de vie de ces liaisons hydrogène : quelques picosecondes. Une telle vitesse ne s'explique pas si on considère que la liaison se casse par éloignement. Il y a aussi des études structurales à l'aide de neutrons. Tout récemment, des chercheurs ont publié dans Science (Vol 304, p. 995, 2004) une étude aux rayons X à l'aide d'un synchrotron, qui leur ont permis d'observer directement la signature de la liaison hydrogène qui confirment ces résultats.
    Pour en savoir plus sur ce sujet, je conseille un article paru en juillet 2001 dans Pour la Science (je n'ai pas la page, c'est un article de José Teixeira). Pour les conséquences de la liaison hydrogène sur les propriétés de l'eau, il y a un article dans La Recherche de février 2004, p. 81.

    Bonne chance pour ton exam, Ch@vez.


     


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  2. Cécile

    Date d'inscription
    janvier 2003
    Localisation
    région parisienne
    Messages
    7 601

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Je me suis aperçue que je m'était doublement plantée dans mon explication orbitalaire de la liaison H :
    Le doublet de l'oxygène interagit avec une orbitale excitée de l'hydrogène, mais je ne sais pas si c'est avec une s ou avec une orbitale plus compliquée (existe-t-il des orbitales p dans l'hydrogène, où pourraient aller l'électron lorsque l'hydrogène est très excité ? à vérifier). Et pour que la liaison hydrogène fonctionne, je suppose que cette orbitale excitée de l'atome d'hydrogène est plus basse en énergie que l'orbitale doublement occupée de l'oxygène.
    Le doublet ne peut pas interagir avec une orbitale s (même excitée) de l'hydrogène pour deux raison :
    - une telle interaction ne serait pas directionnelle.
    - Il n'y a plus d'orbitale s proprement dite, puisque l'hydrogène est lié, pour former la molécule d'eau. On ene peut donc plus parler d'orbitales atomiques, mais uniquement d'orbitales moléculaires, qui ont forcément une forme plus compliquée (elle sont un mélange quantique des orbitales de l'oxygène et des hydrogène de la molécule d'eau). Pour savoir exactement avec quelle(s) orbitale(s) interagit le doublet de l'oxygène, il faudrait faire des calculs d'orbitales moléculaires.
     

  3. moco

    Date d'inscription
    février 2004
    Localisation
    Entre Lausanne et Genève, en Suisse
    Âge
    77
    Messages
    17 445

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Je vois que Cécile est bien renseignée : Bravo !
    Est-ce que tu es de niveau assistant ou prof ?
    Je vois qu'il y a des gens bien sur le Forum, et je m'en félicite.
    Mais je reprends la question de Cécile sur les orbitales p
    Bien sûr qu'il existe des orbitales p dans l'Hydrogène, mais ce sont des orbitales 2p ou 3p, mais elles sont vides. Et leur niveau est très élevé. Il faut environ 10 eV pour parvenir à la 2s, à partir de la 1s : Ces 10 eV sont la limite Lyman dans l'UV lointain. Il est donc exclu que ces orbitales p interviennent dans la liaison hydrogène : qui fournirait aux élecrons l'énergie nécessaire ?
    Dire qu'ensuite il faut intervenir des orbitales moléculaires coulent de source, mais cela ne résout pas le problème : il faut bien décider ce que tu vas mettre dans ces orbitales moléculaires..
    Moi je me demande si la liaison hydrogène n'est pas un cas de mésomérie. Cela paraît ridicule, je sais, mais que dire d'autre ?
     

  4. Cécile

    Date d'inscription
    janvier 2003
    Localisation
    région parisienne
    Messages
    7 601

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Salut Moco,

    Citation Envoyé par moco
    Je vois que Cécile est bien renseignée : Bravo !
    Est-ce que tu es de niveau assistant ou prof ?
    Juste une thèse. Mais je ne fais plus de recherche. J'ai écris récemment un article sur l'eau et j'ai rencontré un chercheur qui m'en a parlé très clairement.
    Bien sûr qu'il existe des orbitales p dans l'Hydrogène, mais ce sont des orbitales 2p ou 3p, mais elles sont vides. Et leur niveau est très élevé. Il faut environ 10 eV pour parvenir à la 2s, à partir de la 1s : Ces 10 eV sont la limite Lyman dans l'UV lointain. Il est donc exclu que ces orbitales p interviennent dans la liaison hydrogène : qui fournirait aux élecrons l'énergie nécessaire ?
    Cela dépasse mes connaissances sur ce sujet. Mais je me pose la question suivante : même si les orbitales p de l'hydrogène sont très haute pour l'électron situé sur la 1s, sont-elles également très hautes pour les électrons du doublet de l'oxygène ? Car ce sont eux (et non l'électron de l'hydrogène) qui interviennent dans la liaison H. Mais je n'ai pas les chiffres.
    Dire qu'ensuite il faut intervenir des orbitales moléculaires coulent de source, mais cela ne résout pas le problème : il faut bien décider ce que tu vas mettre dans ces orbitales moléculaires.
    Tu as raison.
    Moi je me demande si la liaison hydrogène n'est pas un cas de mésomérie. Cela paraît ridicule, je sais, mais que dire d'autre ?
    Là, je ne vois pas.
     

  5. moco

    Date d'inscription
    février 2004
    Localisation
    Entre Lausanne et Genève, en Suisse
    Âge
    77
    Messages
    17 445

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Une mésomérie, en rêvant un peu, pourrait être imaginée, en proposant de considérer un polygone (pentagone ? hexagone ?) dont les sommets soient des atomes O, avec un atome H au milieu de chaque arête, et le deuxième atome H vers l'extérieur. On pourrait imaginer une liaison O-H..O-H..O-H..O, où le doublet est d'abord à gauche du H, puis migre à droite du H, etc. N'est-ce pas une mésomérie ?
     

  6. mach3

    Date d'inscription
    mars 2004
    Localisation
    entre une couche et un biberon
    Âge
    31
    Messages
    6 860

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    cette histoire de mesomerie, c un ptit peu ce qui se passe a grande echelle dans tout le liquide ca? formation et destruction continue d'OH- et de H+
     


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