Hg et S

[lylynette]

Bonjour,
quelles intéractions peuvent expliquer l'affinité du mercure pour le soufre (au niveau orbitalaire, si possible)

Merci
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[lylynette]

Personne n'a d'idées

moi non plus ;-((

[moco]

La chimie des atomes de numéro atomique plus grand que 70 pose des problèmes inédits, à cause de la théorie de la relativité. Les électrons ont des vitesses qui approchent de la vitesse de la lumière, et à ce titre leurs propriétés changent.
Tout d'abord, quand un objet se déplace à presque la vitesse de la lumière, sa dimension diminue. Donc les électrons les plus profonds sont déjà peu encombrants. Mais avec la relativité, ils deviennent encore plus petits, et "disparaissent" vers l'intérieur de l'atome. Tout se passe comme si le mercure reculait de 26 cases en "perdant" 26 électrons. De Z = 80, le mercure ressemble alors au Xénon de Z = 54. Et en effet, le mercure ressemble bien un peu au gaz rare xénon. Tout d'abord son point de fusion est extrêmement bas, puisqu'il est liquide à T ordinaire. Ensuite, Hg est le seul atome à faire des ions diatomiques Hg2^2+, exactement comme les gaz rares Ar2^+, ou Kr2^+. Donc on ne peut pas faire de comparaison entre ces atomes lourds et le reste de la table.
Si le sujet t'intéresse, je te signale que les voisins du mercure sont tout aussi curieux. L'or Au, son voisin de gauche, se comporte un peu comme un halogène, car il fait un ion Au- en combinaison avec le Césium. Son voisin de droite, le Thallium Tl se comporte un peu comme un alcalin, car il fait des ions chargés 1+.

[Patzewiz]

Donc les électrons les plus profonds sont déjà peu encombrants. Mais avec la relativité, ils deviennent encore plus petits, et "disparaissent" vers l'intérieur de l'atome.

Pour les physiciens des particules, les électrons comme les quarks sont des particules ponctuelles donc sans dimension. Vouloir leur appliquer la contraction des longueurs qui un effet bien connu de la relativité restreinte n'a guère de sens. Les électrons des couches les plus internes du mercure ont bien des vitesses relativistes ce qui entraine qu'on ne peut plus se contenter de résoudre l'équation de Schrödinger pour obtenir leur fonction d'onde mais ces effets me paraissent relativement secondaires pour la chimie de cet élément qui dépend avant tout, comme celle des autres éléments, des électrons de valence qui ne sont pas relativistes. L'originalité du mercure et des élements voisins vient en partie du fait qu'ils suivent la série des lanthanides caractérisées par la présence d'électrons 4f qui sont bien plus internes que leurs électrons 5p et 6s. Ce caractère interne des orbitales 4f n'est pas un effet relativiste. Les éléments qui suivent la série des lanthanides ont la particularité d'avoir des rayons atomiques pratiquement identiques à ceux des élements qui se situent juste au dessus d'eux. Le hafnium a ainsi des propriétés très proches de celles du zirconium et le tantale ressemble lui très fortement au niobium. Dans le même esprit, l'existence du sulfure du mercure (cinabre) est à rapprocher de celle du sulfure de cadmium.

Les éléments de transition "5d" ont une électronégativité légèrement inférieure à celle du soufre. Les sulfures qu'ils peuvent former ont donc une forte tendance à la covalence, ils auront donc des températures de fusion ou de sublimation relativement faibles (Ts = 583°C pour le cinabre) ce qui les différencie des composés ioniques. Les liquides ou les gaz qu'ils forment à haute température doivent être formés de molécules. Dans le cas de HgS, on doit pouvoir construire des diagrammes d'orbitales moléculaires impliquant les orbitales 6s et 5d du mercure. Je n'ai jamais cherché de littérature sur ce sujet mais ça doit exister.

[A voir en vidéo sur Futura]