Diagramme énergétique & Orbitales (une fois de plus)

[Miss Mow]

Bonjour

Eh oui ces fichues orbitales m'embetent beaucoup...
Alors je voulais savoir, quand on réalise un diagramme (pour les Orbitales moléculaires)

On a dans l'ordre

σs,σs* puis σy, Πx et Πz, Πx*et Πz*, puis σy*.Avec * = anti liante

(Ps: sachant que σy, Πx et Πz, Πx*et Πz*, et σy* sont inversé dans le cas d'une molécule diatomique hétérogène à cause de l'électronégativité).
=> Ma question était existe t-il une Πy? Je ne crois pas enfin je suis assez perdue avec ces histoires de diagramme..

=>Other question qui n'a aucun rapport avec la représentation en diagramme (oups pardon mais je ne voulais pas faire deux post )
Quelle est la différence entre les liaisons σ et Π et les hybridation SP3, SP2, SP?
Il me semble que dans les deux cas on a à faire à une mise en commun d'électrons mais il y a t-il pour autant une fusion d'orbitale dans l'hybridation ?

Grosse panique merci d'avance.
Et Bon courage pour les PACES (ou ex PCEM1 tous dans la même galère.....)
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[pephy]

bonsoir

1)si on réalise une liaison sigma (recouvrement axial) suivant l'axe y, il ne reste plus que x et y pour les liaisons pi (recouvrement latéral)

2)On fait appel à l'hybridation pour justifier la géomètrie d'une molécule. Si mes souvenirs sont exacts avec les orbitales hybridées on ne forme que des liaisons sigma, les orbitales non hybridées restantes servant à créer des liaions pi

[Miss Mow]

Merci pehpy

Mais pourquoi parle t-on alors de liaisons sigma et pi et d'orbitale moléculaire sigma et pi ?
Quelle est la différence ?

[pephy]

Si l'orbitale est liante alors il y a une liaison!

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Tu as l'air sérieusement perdue. On ne sait pas bien par où commencer, tant paraissent grandes tes lacunes.

Je commence au début. Le carbone dispose de 4 électrons. Il y a 2 électrons s, donc dont l'orbitale a une symétrie sphérique, et 2 électrons p, qui ont un plan de symétrie. Pour définir ces deux plans de symétrie, on décide que l'axe vers une future liaison chimique sera l'axe x. Mais il y a des chimistes qui préfèrent dire que c'est Oz ; il faudrait savoir quelle est l'habitude de ton prof. En fait, c'est égal, mais il faut s'y tenir une fois la décision prise. Je choisis Ox.

La première orbitale p aura Ox comme axe de symétrie. Donc le plan de symétrie sera le plan vertical Oyz. Il y a un électron p dans cette orbitale. La 2ème orbitale p aura Oy comme axe de symétrie. Donc le plan de symétrie sera Oxz, et il y a un électron dans cette orbitale.

Si on veut faire une liaison avec des atomes H comme dans CH₄, il faut approcher les atomes H de manière que chaque orbitale s de l'électron unique de H fasse un bon recouvrement avec l'une des orbitales de C. Les orbitales s ne posent pas de problèmes : on peut approcher les H de n'importe quelle direction, vu la sphéricité de leur orbitale. Par contre les orbitales p posent un problème, car leurs zones de maximum de probabilité se trouvent le long de deux axes (Ox et Oy) qui sont perpendiculaires l'un à l'autre. Les liaisons C-H qu'on forme avec ces orbitales forment un angle droit. Or l'expérience montre que les liaisons de CH₄ forment entre elles un angle de 109°. Donc cette théorie est insatisfaisante.

C'est là qu'intervient Pauling, qui propose que le carbone n'ait pas 4 orbitales différentes (2 de type s et 2 de type p), mais 4 orbitales identiques de type sp³). On apelle cela des orbitales hybrides. Il faut pour justifier cela un subterfuge mathématique qu'on peut développer, mais qui prend du temps. Le résultat est que ces 4 orbitales ont toutes un axe de symétrie, et que ces axes font entre eux un angle de 109°. C'est très bien, et les chimistes sont contents. On peut expliquer la structure du méthane CH₄. Chaque orbitale sp3 de l'atome C accroche une orbitale s d'un atome H. La liaison formée entre C et H a une forme de boule un peu déformée qui s'étend entre C et H. En gros, et très en gros, cette boule ressemble à l'orbitale s de l'atome H. Mais comme c'est une orbitale qui relie deux atomes, on ne l'appelle pas s, mais sigma, qui est le s grec. Les liaisons entre atomes dans une molécules portent des noms grecs.

Mais la joie des chimistes a été de courte durée. Car si la formation d'une orbitale hybride sp³ permet d'expliquer la structure du méthane. Mais elle ne permet pas d'expliquer la structure de l'éthène C₂H₄, où les angles entre les liaisons C-H et C-H d'une part, ou bien entre liaisons C-H et C-C d'autre part, sont de 120°. Et tous les noyaux d'atomes sont dans le même plan. Aïe ! Comment expliquer cela ?

Mais Pauling a de la ressource. Il imagine de combiner 1 électron d'une orbitale s et les 2 électrons sur leurs orbitales p, quitte à laisser le dernier électron tout seul sur une orbitale p. Il faut de l'imagination, je te l'accorde. Mais si on fait ce travail on trouve que les 3 orbitale s hybrides formées, de type sp², ont des axes de symétrie qui font entre eux des angles de 120°. C'est exactement ce qu'il faut pour faire C₂H₄ ! Victoire.

Mais que devient le dernier électron du carbone ? Surtout qu'il y en a deux, un sur chaque atome C. Leur axe de symétrie à tous les deux se trouve être vertical, si on admet que les 6 noyaux d'atome de C₂H₄ sont dans le plan horizontal Oxy. Si on mets à tous les deux le signe plus au-dessus du plan, et le signe moins au-dessous, on constate qu'il y a une sorte de zone positive dessus le plan, et négative dessous. La zone positive forme une sorte de pont entre les deux atomes C. L'initiale de pont est p, qui donne pi en grec.

Si on avait mis au-dessus du plan le signe plus sur un des atomes C, et moins sur l'autre, on aurait eu une liaison pi astérisque.

Je fatigue un peu. Je m'arrête.

As-tu un peu compris ?

[jeanne08]

Suite de ce que t'explique moco ...

Il existe deux théories qui utilisent un peu le même vocabulaire mais qui diffèrent un peu pour les liaisons chimiques.

1) la théorie qui explique qu'une liaison est assurée par un doublet d'électrons qui se trouve dans une orbitale obtenue par recouvrement de deux orbitales atomiques ( il existe aussi des liaisons mutilples)de même symétrie . Pour respecter la géométrie on a du introduire la notion d'hybridation des orbitales atomiques d'une atome , c'est ce qu'explique moco. Cette théorie ne nous montre rien sur les énergies des électrons de liaison.

2) une approche plus compliquée et plus précise consiste à regarder comment les électrons externes des atomes qui se lient sont perturbés lors du rapprochement des atomes qui se lient. Une simplification de ce système est la méthode CLOA qui va permettre de tracer un diagramme des orbitales moléculaires ( liantes et antiliantes) et d'y mettre les électrons. On connait donc les énergies de ces électrons et leur "répartition spatiale" (par le dessin des orbitales moléculaires)

[Miss Mow]

Désolé pour le retard.
Merci beaucoup pour ces explications j'ai pu (Enfin ) comprendre l'intégralité de mon poly.