Diagramme énergétique (avec/sans interaction sp)

[invitef1a3dd3e]

Bonjour,

Je me suis déjà présenté étant bachelier. Maintenant, je suis étudiant en 1ère année de médecine, et pour ne rien vous cacher, la chimie me pose d'énormes problèmes.

Cela fait plus de deux heures que je navigue sur le web sans trouver de réponse à mes questions: J'ai cherché en vain des exemples de diagrammes pour molécules avec et sans interactions sp. Le seul site intéressat que j'ai trouvé est celui-ci: http://www.meta-synthesis.com/webboo...diatomics.html mais ils ne parlent pas d'interaction sp. Ce serait très aimable si quelqu'un pouvait me fournir un exemple de ce genre. Ensuite il y a 2 autres questions que me posent problème, qu'est-ce qu'on entend par diradical, paramagnétique diamagnétique et ordre de liaison.

Merci et désolé si je vous irrite avec des questions qui doivent vous sembler banales.
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[inviteb836950d]

Bonjour

juste une petite question : on est le 20 septembre et vous avez déjà étudié les orbitales moléculaires ??

vous êtes rentré mi-aout ?

[invitef1a3dd3e]

En fait, on est rentré le 8 septembre. Est-ce que pourrait m'aider svp?

[moco]

On ne comprend pas bien ce que tu cherches. Est-ce que par interaction sp, tu veux parler de l'hybridation sp ?

Un radical est ce qui reste d'une molécule complète quand on lui a arraché un atome et un seul, et que cet atome arraché est neutre. Cet atome, qui est en général l'Hydrogène était attaché à la molécule par une doublet, donc deux électrons. Il a emporté avec lui un de ces deux électrons. Il en reste un isolé, tout seul sur ce qui reste de la molécule. Ce qui reste est appelé un radical.

Si une molécule a vu deux de ses liaisons se briser de la même façon, il lui reste deux électrons isolés, situés sur des atomes différents. Cette molécule devient un biradical, car elle a deux endroits qui portent un électron célibataire.

Les biradicaux ont un comportement magnétique spécial. Placés dans un champ magnétique, entre les pôles Nord et Sud d'un fort aimant, ils sont attirés par le champ magnétique, et ont donc tendance à rester entre ces deux pôles, sans aller ni vers l'un ni vers l'autre. C'est ce qu'on appelle un cas de paramagnétisme.

La matière ordinaire ne présente pas cette propriété. La matière ordinaire est diamagnétique. Le diamagnétisme est le contraire du paramagnétisme. La matière ordinaire a même une très légère tendance à sortir d'un champ magnétique.

On peut montrer que plus une structure moléculaire possède d'électrons non apariés, plus son comportement paramagnétique est important. Le cas extrême est celui du métal fer, qui lui est tellement attiré par l'aimant qu'il colle contre les pôles de l'aimant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

L'ordre de liaison est le nombre de doublets qu'il y a entre un atome et son voisin.
L'ordre de liaison est 1 dans H₂, HCl, dans les alcanes.
Il est de 2 dans CO₂, dans la double liaison C=C typique des alcènes.
Il est de trois dans l'éthyne C₂H₂, où il y a trois doublets entre les deux atomes C.
Il est de 1.5 entre les atomes C du cycle benzénique.

[HarleyApril]

Bonjour
Tu trouveras en tête du forum toute une série d'épinglés, dont la bibliothèque de chimie
http://forums.futura-sciences.com/thread41866.html

En fouillant dans cette bibliothèque, je suis tombé sur ceci :
http://www.univ-lemans.fr/enseigneme...r/liaisons.pdf
est-ce que ça t'aide ?

[invite1c3dc18e]

Un radical est ce qui reste d'une molécule complète quand on lui a arraché un atome et un seul, et que cet atome arraché est neutre. Cet atome, qui est en général l'Hydrogène était attaché à la molécule par une doublet, donc deux électrons. Il a emporté avec lui un de ces deux électrons. Il en reste un isolé, tout seul sur ce qui reste de la molécule. Ce qui reste est appelé un radical.

Si une molécule a vu deux de ses liaisons se briser de la même façon, il lui reste deux électrons isolés, situés sur des atomes différents. Cette molécule devient un biradical, car elle a deux endroits qui portent un électron célibataire.

un peu compliqué tout ça

pour faire plus "simple", un radical est une espèce qui possède un électron seul sur une orbitale atomique ou moléculaire.
Un bi-radical possède deux électrons célibataires sur deux orbitales moléculaires différentes. O₂ est un exemple bien connu pour ça. Je ne suis donc pas d'accord avec toi, moco, pour ta définition de bi-radical.

cordialement,

Anacarsis.

[invitebeea4c0f]

je suis plus de l avis d anarcasis,
un radical, electron isole representé par un point dans la representation de lewis, ne resulte pas forcement d une rupture de liaison (ex : C₁₈ et polymere carbone, photon et c...)
bon courage

[invitef1a3dd3e]

merci pour les définitions de diradical et ordre de liaison. Mais en ce qui concerne le diagramme d'énergie, par exemple l'O2. Il y a 2 manières de l'écrire non? Une avec interaction sp et l'autre sans interaction sp. Du moins c'est ce que je crois avoir entendu dans le cours de chimie générale. Moi les diagrammes, avec/sans interactions je ne sais ni quelle est la différence entre eux, ni comment les présenter.

[invitef1a3dd3e]

up! up! up!

[invitef1a3dd3e]

Help svp! Ma question n'est-elle pas claire? Avez-vous besoin que je la reformule?

[moco]

Tu parles de quels diagrammes ?
Est-ce que tu entends un diagramme où on reporte l'énergie des orbitales en ordonnée ?
Est-ce que tu veux parler de la manière avec laquelle les orbitales atomiques se combinent parfois pour former des orbitales hybrides, genre sp ou sp3 ?
Ou bien veux-tu parler de la manière avec laquelle les orbitales atomiques d'un atome interagissent avec celles d'un atome voisin, lors de la formation d'une molécule, avec formation de liaisons genre sigma ou pi ?

[invitef1a3dd3e]

en effet je parle du dernier cas, et spécialement lors de l'interaction des orbitales de 2 atomes du même genere ( O2 ou N2 par exemple). Il y a 2 différentes manières de représenter ce genre de diagramme non?

[inviteb836950d]

C'est pas évident de répondre à ta question sans un diagramme devant les yeux.
Bon je vais tenter...

Prends un diagramme sans interaction sp. Ça veut dire que les OA s et les OA p sont suffisamment différentes en énergie pour ne pas interagir.

Dans ce cas les s interagissent pour donner liante et antiliante.

puis les p interagissent pour donner liante, liantes ; antiliantes et finalement antiliante.

Maintenant si l'écart entre les s et p n'est pas si grand que ça (l'écart augmente en parcourant une période), alors on peut envisager une interaction.

Une façon simple de voir ça est de partir du diagramme sans interaction, on s'aperçoit que les OM et ont la même symétrie ; elles peuvent donc interagir et la sera stabilisée tandis-que la sera déstabilisée. Etant déstabilisée elle pourra donc passer au dessus des

[invite11faa55d]

Tu voulais aussi savoir dans quels cas on choisit quel diagramme il me semble.
De manière très simpliste, mais assez efficace, pour les molécules diatomiques homonucléaires de la seconde période (Li2, ..., O2, F2), le diagramme est corrélé (on tient compte des interactions s-p) jusqu'à N2 inclus, il ne l'est pas (pas d'interaction) à partir de O2.

[invitef1a3dd3e]

Merci pour ces réponses, totefois il me reste quelques zones d'ombres:

Philou, quand on parle d'interaction sp, cela n'a rien à voir avec l'hybridation sp non? Donc que veut l'interaction entre orbitales s et orbitales p?. Pourquoi le fait d'avoir la même symétrie fera que les sigma 1 et sigma3 interagissent et donc déstabilisera la sigma 3?

[inviteb836950d]

Philou, quand on parle d'interaction sp, cela n'a rien à voir avec l'hybridation sp non?

non, rien à voir...

Donc que veut l'interaction entre orbitales s et orbitales p?.

ça veut dire que dans l'expression d'une OM (sous forme de combinaison linaire d'OA) on trouvera une OA s et une OA p.

Pourquoi le fait d'avoir la même symétrie fera que les sigma 1 et sigma3 interagissent et donc déstabilisera la sigma 3?

Aïe aïe aïe... on attaque peut être un niveau que tu n'as pas encore... ne peuvent se combiner (interagir) que des orbitales qui ont la même symétrie.
Le concept de symétrie est très important dans ce domaine.

pour la stabilisation et la déstabilisation voila comment ça se passe : quand 2 orbitales interagissent tu vas former deux nouvelles orbitales qui seront des combinaisons linéaires des premières.
Une des combinaisons sera plus stable (énergie plus stable) que la plus stable et la deuxième sera moins stable que la moins stable.

la sigma1 et la sigma3 ont même symétrie, elles peuvent donc interagir, formant une sigma1' plus stable et une sigma3' moins stable.

[invitef1a3dd3e]

Les MO de type p de 2 pi y et 2 p z sont formés par les électrons des 2p2 de chacune des atomes de carbones. Où interagissent les OA s et les OA p?

Merci encore une fois pour ta patience.

[inviteb836950d]

Ton schéma n'est pas très juste :

les orbitales 1s des carbones sont très basses en énergie et donc localisées très près des noyaux des carbones. Ceci implique que ces orbitales n'interagissent quasi pas, les et sont donc beaucoup plus basses qu'indiqué sur ton schéma et de plus elles ont quasi la même énergie (pas de liante et d'antiliante). On dit que ces orbitales sont des orbitales 1s pures.

passons aux orbitales de valence.

Si on n'avait pas d'interaction sp les sigmas seraient formées soit de s pures soit de px pures par exemple :




et


dans ce schéma, la serait plus basse que les


Maintenant si on tient compte de l'interaction s avec p , la deviendra quelque chose comme ça :
avec a et b des coef positifs

Cette orbitale sera un peu plus stable que la

et la deviendra quelque chose comme ça :
avec c et d positifs.

Cette orbitale sera moins stable que les d'ou l'inversion observée par rapport à un schéma sans interaction sp.


remarque 1 : on aura la même chose pour les orbitales

et


leur interaction conduirait aux orbitales et

mais ceci n'aura pas d'incidence sur l'ordre des niveaux.


remarque 2 :
cette interaction n'est notable que si les 2s ne sont pas trop éloignées des 2p, plus on va dans la période, plus l'écart est important => pour O₂ et F₂ je ne pense pas qu'il y ait inversion.

[invitef1a3dd3e]

Merci pour cette explication exhaustive, toutefois j'ai encore quelques questions:

1-Le N que tu as écris, ce n'est qu'un coefficient non? rien de plus?

2- Si je crois comprendre, plus l'élément est électronégatif, moins il y a d'interactions sp?

3- Les ou anti-liantes ne sont pas pris en considération lors de la représentation d'une molécule. Mais si des atomes vnt se combiner pour former des molécules, à quoi cela sert-il d'avoir des liaisons non liantes?

4-Lors d'absence d'interaction sp? Est-ce qu'on a toujours une ? Je veux dire est ce ne sont que les orbitales px qui forment la sigma toujours? Jamais les orbitales pz par exemple?

Donc juste pour récapituler, les interactions sp occurrent quand les orbitales s et p sont proches énergiquement, ce qui n'est pas toujours le cas, plus on s'éloigne de la deuxième période, plus l'écart d'énergie est grand et donc il n'y a pas d'interaction.


Merci encore une fois philou, je te suis très reconnaissant

[inviteb836950d]

1-Le N que tu as écris, ce n'est qu'un coefficient non? rien de plus?

oui, c'est ce qu'on appelle un coef de normalisation

2- Si je crois comprendre, plus l'élément est électronégatif, moins il y a d'interactions sp?

exact

3- Les ou anti-liantes ne sont pas pris en considération lors de la représentation d'une molécule. Mais si des atomes vnt se combiner pour former des molécules, à quoi cela sert-il d'avoir des liaisons non liantes?

je ne comprends pas trop ta question...
dans une molécule il y a des électrons liants, d'autre non-liants et enfin certain sont antiliants. C'est la combinaison de tous ces effets qui font la liaison chimique (ou l'absence de liaison...)

4-Lors d'absence d'interaction sp? Est-ce qu'on a toujours une ? Je veux dire est ce ne sont que les orbitales px qui forment la sigma toujours? Jamais les orbitales pz par exemple?

Ca, ça dépend de comment tu positionnes tes axes : si tu veux mettre l'axe z dans l'axe des 2 atomes, alors ça sera une

Donc juste pour récapituler, les interactions sp occurrent quand les orbitales s et p sont proches énergiquement, ce qui n'est pas toujours le cas, plus on s'éloigne de la deuxième période, plus l'écart d'énergie est grand et donc il n'y a pas d'interaction.

oui, c'est ça...

[invitef1a3dd3e]

je ne comprends pas trop ta question...
dans une molécule il y a des électrons liants, d'autre non-liants et enfin certain sont antiliants. C'est la combinaison de tous ces effets qui font la liaison chimique (ou l'absence de liaison...)

est-ce que tu voudrais bien m'expliquer un plus ce que tu as écris. D'après ce que j'ai compris, dans une molécule il y a des électrons liants ( ceux des liaisons convalentes c'est ça?), d'autres anti-liants ( ceux des orbitales anti-liantes qu'on a vu dans le diagramme d'énergie non?) et quels sont dont alors les électons non-liants?

[inviteb836950d]

est-ce que tu voudrais bien m'expliquer un plus ce que tu as écris. D'après ce que j'ai compris, dans une molécule il y a des électrons liants ( ceux des liaisons convalentes c'est ça?), d'autres anti-liants ( ceux des orbitales anti-liantes qu'on a vu dans le diagramme d'énergie non?) et quels sont dont alors les électons non-liants?

OK, faisons simple.

Dans une molécules des électrons sont disposés de telle façon qu'il en résulte une attraction des noyaux (par ex si je place les e entre les noyaux, les forces électrostatiques font que les noyaux s'attirent : charges = + - +). Ce sont les électrons liants.

La densité électronique peut également être placée de telle façon que les noyaux se repoussent (si la densité électronique se situe plutôt non pas entre les noyaux mais à l'extérieur : charges : - + + -). Les forces résultantes sont répulsives : électrons antiliants.

Et finalement les électrons peuvent être disposé de telle façon que les forces résultantes sur les noyaux sont plus ou moins nulles : on a des électrons non-liants (c'est souvent le cas des paires libres).

voila si tu veux plus de détail sur la distribution des électrons dans une OM, je t'expliquerai.

Cordialement

[invitef1a3dd3e]

Donc, les électrons anti-liants devraient se trouvaient normalement dans les OM anti-liantes, or et si je ne me trompe pas, dans une OM anti-liante, la probabilité de trouver un électron est de 0%....

[inviteb836950d]

Donc, les électrons anti-liants devraient se trouvaient normalement dans les OM anti-liantes, or et si je ne me trompe pas, dans une OM anti-liante, la probabilité de trouver un électron est de 0%....

Heu, non...

l'orbitale est une fonction qui décrit l'électron. Une orbitale peut servir à décrire un, deux ou ...zéro électron, dans ce dernier cas évidemment la proba sera nulle puisqu'il n'y aura pas d'électron.
Dons tout dépendra de l'occupation de l'orbitale.

Prends par ex H2. Il ya 2 électrons sur une orbitale liante, la proba de trouver un électron sur l'antiliante est nulle. Rajoute un électron, tu formes l'ion H2^-, celui-ci ira sur l'antiliante et la proba de trouver un électron sur l'antiliante sera de 1.

[invitef1a3dd3e]

Bonjour et désolé d'avoir répondu tard:

Philou, ce que t'as écrit est clair mais pour le N2 par exemple, il y aura des électrons sur la 2s anti-liantes, ceux-ci seront-ils appelés électrons anti-liants ou non-liants? J'ai vu dans des livres des représentations d'orbitales sigma et pi liantes et d'autres anti-liantes... Donc si je comprends bien, dans un molécule, et selon la théorie des OM, on a des OM liantes (faibles en énergie) et des OM anti-liantes ( élevées en énergie). Bon je crois comprendre maintenant pour les OM, reste la question précédente.

Merci encore Philou