tetravalence du carbone...

[invite0678c572]

bonjour,
ceci est mon tout premier post sur ce forum que je suis avec interret depuis quelques temps alors je tiens tout d' abord a tous vous saluer (je ne me presente pas c' est dans mon profil ) et maintenant j' en viens au vif du sujet

Alors voila mon problème est a propos de la tétravalence du carbone...
en effet la théorie prévoie qu' il soit divalent C=6 , 1s² 2s² 2p²
et l' expérience montre bien qu' il est tétravalent dans l' immense majorité des cas (les cas de molécules ayant des carbones divalent tiennent sur les doigts d' une seule main...)

Ma question est est-ce qu' il existe une explication théorique convaincante autre que "passage virtuel" ou "excitation mais on se sait pas trop pourquoi "

voila merci d' avance en attente de vos reponse!
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[acx01b]

heuuuuu
le néon c'est 1s2 2s2 2p6 .....
pas 1s2 2s2 2p4

il manque au carbone 4 électrons pour devenir presque aussi stable qu'un gaz rare...

[Cécile]

Bonjour Alexou (et bienvenue)

Si je me souviens bien de mes cours de chimie, les niveaux 2s et 2p sont très très proches. Donc le carbone peut aussi s'écrire 1s² 2p¹ 2s³ Il me semble même que pour des raisons de symétrie, cette configuration est plus stable.
Et voilà tes quatre électrons prêts à se lier.
Mais attends quelques vérifications à mes explications pour être sûr.

[invite0678c572]

cool des reponses
cecile > je suis tout a fait d' accord avec toi pour les niveaux d' energies mais la configuration 1s² 2s1 2p3 ne respecte plus du tout la regle de hund
acx01b > je crois qu' on ne parle pas de la meme chose

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0678c572]

cecile > sinon pour la symetrie ca me parait pas mal mais pourquoi 109.27° serait plus stable que 120° ?
au fait comment tu fait pour mettre 3 ou 1 en exposant moi je sais faire que ²

[Fajan]

c'est bien pour ca que l'on a mis au point la théorie des l'hydridation des orbitales non? Qu'en formant une combinaison linéaire à partir des orbitales de bases, on arrivait à le rendre tétravalent

[invite0678c572]

fajan > je suis d' accord, en fait je me suis auto-perdu dans un questionnement boulet sur la theorie et l' experimentation... Ce qui m' ettonait c' est qu' ici la théorie viens de l' experience... alors que je prefere quand c' est l' inverse
bon ok

[Cécile]

la configuration 1s² 2s1 2p3 ne respecte plus du tout la regle de hund

La rêgle de Hund est très théorique. Les électrons ne sont pas figés dans leur orbitale, puique tu n'es pas à la température du zéro absolu. La simple agitation thermique fait que toutes les orbitales très proches en énergie sont remplies quasiment de manière identique.

sinon pour la symetrie ca me parait pas mal mais pourquoi 109.27° serait plus stable que 120° ?

120°, c'est l'idéal pour écarter au maximum 3 orbitales les unes des autres. Si tu en as 4, elles sont le plus écartées possible à 109° (tu as le carbone au centre d'un tétraèdre et les quatre orbitales qui pointent vers les quatres sommets du tétraèdre).
Y'a une super expérience très facile à faire pour comprendre la symétrie : tu gonfles autant de ballons de baudruche que tu as d'orbitales (si possible tu les gonfles autant les uns que les autres). Puis tu les attaches par le bout, et tu vois que deux ballons se mettent en ligne (180 °), trois se mettent dans un plan (120 °), et quatre se mettent en tétraèdre (109 °), etc.

[deep_turtle]

je suis d' accord, en fait je me suis auto-perdu dans un questionnement boulet sur la theorie et l' experimentation

Heu... Je ne suis pas sûr d'avoir vraiment compris ta remarque sur l'expérience et la théorie, mais l'hybridation n'est pas un truc qu'on sort du chapeau pour expliquer les expériences ! C'est la théorie, plus précisément l'application des lois de la physique quantique aux atomes/molécules, qui nous dit que les orbitales atomiques 1s, 2s, 2p, etc... ne sont pas des états propres du Hamiltonien, ou si tu préfères les électrons ne se mettent pas dans ces états-là quand l'atome est incorporé dans une molécule ! L'hybridation est un moyen de calculer de façon un peu plus précise les états qui seront occupés par les électrons.

[invite0678c572]

deep_turtle > non en fait ce qui me genait c' etait pas tellement la theorie de l' hybridation ou la tetravalence du carbone mais c' était le fait qu' on ai observe experimentalement le fait que le cabone etait tetravalent et qu' on ce soit servi de cela pour "bricoler" la theorie des orbitales atomiques en emmettant une nouvelle theorie: l' hybridation , je trouve que cela discredite un peu l' ancienne theorie puisqu' elle n' est pas applicable dans tous les cas, si on fesait une comparaison avec l' informatique je dirais qu' il il faut ajouter des "plugins" (faut que je lache un peu mon pc moi ) au programme originel pour qu' il fonctionne... enfin ca fait un peu bricolage quoi
cecile > si je disais 120° c' etait parce que dans le cas du C pas excite 1s2 2s2 2p2 on a trois orbitale et pas quatre 1s et 2p

PS : n' allez pas croire que je conteste les modeles en fait si j avais reflechi avant j aurais pas poster ce message

[deep_turtle]

non en fait ce qui me genait c' etait pas tellement la theorie de l' hybridation ou la tetravalence du carbone mais c' était le fait qu' on ai observe experimentalement le fait que le cabone etait tetravalent et qu' on ce soit servi de cela pour "bricoler" la theorie des orbitales atomiques en emmettant une nouvelle theorie: l' hybridation

Pouf pouf... J'ai du être particulièrement obscur dans mon message précédent, car c'est exactement sur ce point que mon commentaire portait, en disant le contraire... Je reprends :

C'est la théorie, plus précisément l'application des lois de la physique quantique aux atomes/molécules, qui nous dit que les orbitales atomiques 1s, 2s, 2p, etc... ne sont pas des états propres du Hamiltonien, ou si tu préfères les électrons ne se mettent pas dans ces états-là quand l'atome est incorporé dans une molécule !

Ce que j'ai voulu dire, c'est qu'on introduit l'hybridation avant même de mesurer quoi que ce soit, imagine un chimiste théoricien qui ne s'est jamais intéressé à la mesure pratique de la valence des éléments. Il va écrire l'équation de Schrodinger pour les électrons du carbone, et pour trouver les états propres, c'est-à-dire les états occupés par les électrons, il va d'abord supposer les électrons indépendants les uns des autres, arriver aux orbitales atomiques, puis quand il va s'intéresser aux molécules il s'apercevra (de façon théorique) que ces orbitales atomiques ne marchent pas dans les molécules. Une manière naturelle d'aller plus loin s'appelle la théorie des perturbations stationnaires, dont la première étape de l'application peourra être l'introduction des orbitales hybrides...

[invite86dba867]

Il va écrire l'équation de Schrodinger pour les électrons du carbone, et pour trouver les états propres, c'est-à-dire les états occupés par les électrons, il va d'abord supposer les électrons indépendants les uns des autres, arriver aux orbitales atomiques, puis quand il va s'intéresser aux molécules il s'apercevra (de façon théorique) que ces orbitales atomiques ne marchent pas dans les molécules. Une manière naturelle d'aller plus loin s'appelle la théorie des perturbations stationnaires, dont la première étape de l'application peourra être l'introduction des orbitales hybrides...

sauf que pesonne n'a résolu Schrödinger dans ce cas de figure. T'auras le prix Nobel si t'y parviens.
Le modèle des OM (Mulliken) est déjà une approximation.
La théorie de l'hybridation est effectivement un artefact mathématique. Normalement, elle n'est plus enseignée en classes prépas. On considère simplement que l'application du modèle de Mulliken suffit, en appliquant les règles de symétrie adéquates. Cela marche bien pour CH₄, mais pour les autres molécules plus longues, aucun modèle mathématique utilisant Mulliken ne parvient même à déterminer correctement les angles de liaison. Ceux-ci sont toujours obtenus expérimentalement.

Ce qui m' ettonait c' est qu' ici la théorie viens de l' experience... alors que je prefere quand c' est l' inverse

Qu'est-ce qui te gène là-dedans ? Tu sais, les modèles sont d'abord déduits de l'expérience, puis vérifiés. Il n'y a pas de mise en place théorique sans expérimentation préliminaire, du moins en physique et en chimie. Il y a des modèles plus ou moins efficaces, mais dans le domaine de la liaison chimique, ils ne sont jamais parfaits, sauf peut-être dans le cas de molécules extrêment symétriques, et encore...
Par exemple, les angles de liaison sont faciles à calculer pour le benzène, mais pour cela, il faut préalablement savoir que la molécule est symétrique et possède 6 C et 6 H.
Conclusion : en principe, on devrait pouvoir déduire la totalité de la connaissance en chimie par la réolution déquations de SChrödinger adaptées au problème posé. Mais comme on ne sait pas le faire, force nous est de bâtir notre connaissance sur des modèles semi-empiriques. Il devient clair également que nous ne connaissons pas encore tout, loin de là, de la matière, eet encore moins de la matière vivante. La génétique, elle aussi, est un modèle, certes fructueux, mais un modèle tout de même.

[acx01b]

bon désolé de poser une question plus ou moins niveau lycée mais:
"""Alors voila mon problème est a propos de la tétravalence du carbone...
en effet la théorie prévoie qu' il soit divalent C=6 , 1s² 2s² 2p²"""

pourquoi la théorie prévoit que le carbone soit divalent ????????????

[invite86dba867]

c'est n'est qu'une approche très partielle de la réalité. Il ne faut pas trop se fier aux théorisations de 1ere

[acx01b]

en 1ere on dit carbone Z=6 2 sur Electrons sur la couche 1, et 4 sur la couche 2...
c'est en terminale les sous couches : )

[invite7b61ff2c]

expliquez moi qu'est-ce l'hybridation

[invite19431173]

Pose donc "poliment" des questions plus précises, je pense que là tu auras des réponses...