Cristallisation de Cu2+

[BillyNut's]

Bonsoir,

La configuration de l'ion Cu2+ est : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s0

Il possède 9 électrons dans sa couche d (3d9) : 4 doublets non-liants et 1 électron libre.
Lorsque le cristal CuSO4 se trouve en présence d'eau, il forme un complexe pentahydraté : CuSO4(H2O)5

--> Comment c'est possible de former des liaisons H2O-Cu :
- Alors que Cu2+ possède 4 doublets libres et 1 seul electron libre
- Et que les O de H2O (de configuration electronique 1s2 2s2 2p4) possède 2 doublets d'électrons non-liants et 1 seul électron libre ?
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[moco]

Les liaisons entre Cu et l'eau ne sont pas des liaisons de covalence ordinaire, donc dues à un électron en provenance de chacun des atome qui se lient. Ce sont des liaisons de covalence dative. Le doublet provient en totalité du ligand H2O.

[BillyNut's]

Ok, mais ca signifie alors qu'on remplie des orbitales de niveaux supérieures à 4s ?
Puisqu'il y a 5 liaisons datives, on remplie donc 4s vides mais également 4p?

[mach3]

On a en fait que 4 liaisons datives des molécules d'eau vers le cuivre (ça rempli donc 4s et 4p), sous forme d'un plan carré, on a ensuite une interaction avec deux sulfates perpendiculairement au plan carré (en haut et en bas, mais ils sont équivalents dans la structure, ça compte pour un seul stoechiométriquement parlant), cette interaction est surement de type ionique. La dernière molécule d'eau ponte par liaisons hydrogène l'ion sulfate et les molécules d'eau complexant directement l'ion cuivre.

En fait on devrait écrire la formule de ce complexe ainsi : [Cu(H₂O)₄]SO₄.H₂O

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[BillyNut's]

Merci pour la réponse!

- En fait, les niveaux orbitalaires d'une élément sont infinis? Car le Cu n'avait pas de niveau 4p ici.
Pourtant les électrons vont aller s'y loger.

- pourquoi est ce que les liaisons datives se forment entre les O des molécules d'eau et le Cu2+ plutôt qu'avec le O du sulfate?
Pourtant la différence d'électronegativite est la même.

[BillyNut's]

J'ai tout perdu Désole pour les questions bêtes mais pourquoi est ce que l'eau arrive à dissocier les ions de CuSO4 ? Mes
Molécules exercerait sur ce cristal une force plus importante que les interactions de ce cristal?
(Cu-O du cristal est une Liaison covalente polaire et non parfaitement ionique j ai lu ça dans un livre)

[mach3]

- En fait, les niveaux orbitalaires d'une élément sont infinis? Car le Cu n'avait pas de niveau 4p ici.
Pourtant les électrons vont aller s'y loger.

oui, toutes les orbitales "existent" potentiellement, c'est à dire que l'atome ou l'ion, à un moment ou à un autre, sera dans un état ou un électron (voire deux) occupe une orbitale donnée.

- pourquoi est ce que les liaisons datives se forment entre les O des molécules d'eau et le Cu2+ plutôt qu'avec le O du sulfate?
Pourtant la différence d'électronegativite est la même.

Je crains qu'il n'y ait aucune explication autrement qu'en sortant l'attirail de la mécanique quantique... à moins que certaines théories effectives, comme celle du champ cristallin n'apporte des éléments de réponse (déformation des orbitales par l'environnement dans le cristal).
De toutes manières chacune des 6 interactions du cuivre avec les oxygène de l'eau et du sulfate est à voir comme un mixe de liaison covalente (plutot dative ici mais bref) liaison ionique et qu'il faut juste qu'au bout du compte en additionnant les fractions de liaison, on n'en trouve pas plus que 4 car il n'y a que 4 places sur le cuivre (par exemple on peut très bien imaginer que chacune des interaction est 2/3 covalente et 1/3 ionique).

m@ch3

[moco]

On va essayer de répondre à tes questions.

1 - Le nombre de niveaux possibles à n'importe quel atome effectivement infini. L'étude des spectres comme le spectre Balmer le montrent fort bien. Cependant chimie, on peut dire que plus le niveau est élevé moins son occupation est probable. 4s et 4p ne sont pas très éloignés l'un de l'autre.
2 - Les liaisons datives se forment effectivement mieux à partir de molécules comme l'eau et l'ammoniac ou des ions comme l'ion Cl-, et pas avec des ions comme l'ion sulfate. Je ne crois pas qu'il y ait une explication qui justifie cette observation expérimentale.
3- L'eau arrive à dissocier les ions de CuSO4, comme elle arrive à dissocier les ions de tous les sels qui sont solubles dans l'eau. C'est le cas de NaCl, de KNO3, et de tous les autres. CuSO4 n'est pas un cas particulier.
4 - CuO est insoluble dans l'eau. L'eau ne sépare pas Cu et O, au cas où on croirait que ce sont des ions. On a donc tendance à dire que la liaison entre Cu et O n'est pas ionique. Mais tous les chimistes ne sont pas d'accord sur le sujet des substances insolubles. Tu as meilleur temps de te focaliser sur les substances solubles dans l'eau. Là il n'y a pas de doute. On peut déterminer si elles sont ioniques, en mesurant si elles conduisent le courant. Leur solution conduit le courant. Ce n'est pas le cas des solutions d'eau sucrée par exemple. Donc le sucre n'est pas formé d'ions.

[BillyNut's]

Merci pour toutes ces réponses.

Autrement dit, le cuivre dans CuSO4 dans l'eau est relié à 6 molécules mais les niveaux orbitalaires étant infinis il pourrait avoir 8 ou 10 liaisons?

Ok pour la dissolution des cristaux dans l eau. Je me dis que c est comme ça, point.

Et dernière question :
Si on ajoute à cette solution un composé tel que (CH3)3PO4.
Est ce que son moment dipolaire pourrait faire en sortant de "virer" les ions phosphates et qu'une liaison dative ou autre se créée avec Cu2+ ?