Orbitales

[invite3f8d38f8]

Tout d'abord bonjour, ou bonsoir pour certain !

Durant un cours de biochimie j'ai rencontré quelques soucis de concentration et n'a pas vraiment suivi le cours ! Il y a quelque chose que je ne comprend pas du tout : les orbitales moléculaires ! Ca me dépasse complètement !

Tout d'abord je ne comprend pas comment savoir si une liaison px et pz forment une liaison σ ou π ? Doit on se représenter la molécule dans l'espace ? Si oui j'en deduis que si deux atomes sont alignés sur l'axe des x on aura une liaison σ entre les deux orbitales px des 2 atomes non ? Et donc 2 liaisons π entre les pz et py ?
(Si ce n'est pas ça il va falloir bien m'expliquer parce que même en ayant parcouru une dizaine de site je ne comprend toujours pas :/ je suis assez têtu)

Et ensuite j'ai vu sur un diaporama sur internet qu'il y avait 8 orbitales atomiques sur un atomes de diazote (on compte 2 fois la couche 2s2 et 2 fois la couche 2px, 2pz, 2py du fait ded eux atomes d'azote ?)

Et si quelqu'un pouvait également m'expliquer comment connaitre l'ordre des liaisons dans un diagramme energetique d'orbitales moléculaire ? (par exemple pourquoi dans le diagramme du dioxygène l'on a des liaisons π entre 2 σ ?

Egalement pourquoi dans ce même exemple sur la liaison π non liante il n'y a que 1 électron mis en jeu pour chaque atome et non 0 comme dans la liaisons σ ?

Voilà je sais que celà fait beaucoup de question mais j'aimerai connaître la réponse pour aborder la suite du programme !
Je remercie a l'avance ceux qui essayeront de m'éclairer !
-----

[jeanne08]

vaste sujet ...

Je vais te donner quelques éléments de base qui te permettront, j'espère, de mieux comprendre ce chapitre sur la CLOA ( orbitales moleculaires OM obtenues par combinaison lineaire des orbitales atomiques OA )

1) on va regarder quels sont les niveaux d'energie possibles et les "probabilités de présence " ( dessin des OM ) lorsqu'on rapproche deux atomes pour former une molécule
2) seuls les électrons des couches externes des atomes qu se rapprochent sont à considerer , les électrons des couches internes ne sont pas perturbés par l'approche des atomes.
3) pour obtenir les OM on fait une combinaison linéaire des orbitales atomiques et lors qu'on fait les calculs ( on ne s'occupe pas comment, c'est des maths, et on va faire confiance aux matheux !! ) on trouve que 2 OA 2s se recouvrent et vont donner 2OM sigmas et sigma*s que 2 OA pz se recouvrent pour donner sigmaz et sigma*z et que 2 OA px donnent pix et pi*x et 2OA py donnnet piy et pi*y , l'ordre et les " dessins" de ces OM est à apprendre par coeur à mon avis ... et les dessins des OM ( avec leurs éléments de symétrie ) aussi ...
note : il est évident que l'on prend d'une façon arbitraire l'axe Oz comme axe de la molécule
4) après construction de ce diagramme d'OM on va y mettre , en respectant les règles habituelles ( 2 e- par case au maximum, on commence par les niveaux les plus bas et on occupe le maximum de cases sur un niveau donné) , l'ensemble des électrons externes des atomes qui sont rapproches ( pour la molécule O2 on a ainsi 12e- à mettre sur les niveaux tracés )
5) Ainsi on verra
- comment sont les énergies des électrons dans les atomes rapprochés ( par rapport à ce qu'ils étaient dans les atomes éloignés)
- les "probabilités de présence" de ces électrons autour de la molécule par le dessin des OM .

remarque : il existe une autre théorie pour les liaisons chimiques ( schémas de Lewis) qui utilise un vocabulaire assez identique mais qui est beaucoup plus simpliste. C'est la théorie que tu as utilisé pour les liaisons jusqu'à maintenant ( et que tu utiliseras encore beaucoup ) : chaque liaison A-B est un doublet obtenu par mise en commun d'un électron de A et d'un électron de B , il existe des liaisons sigma ( simples) et des liaisons pi ( dans les doubles et triples liaisons).

[invite3f8d38f8]

seuls les électrons des couches externes des atomes qu se rapprochent sont à considerer , les électrons des couches internes ne sont pas perturbés par l'approche des atomes.

Ca c'est ok !

pour obtenir les OM on fait une combinaison linéaire des orbitales atomiques et lors qu'on fait les calculs ( on ne s'occupe pas comment, c'est des maths, et on va faire confiance aux matheux !! ) on trouve que 2 OA 2s se recouvrent et vont donner 2OM sigmas et sigma*s que 2 OA pz se recouvrent pour donner sigmaz et sigma*z et que 2 OA px donnent pix et pi*x et 2OA py donnnet piy et pi*y , l'ordre et les " dessins" de ces OM est à apprendre par coeur à mon avis ... et les dessins des OM ( avec leurs éléments de symétrie ) aussi ...
note : il est évident que l'on prend d'une façon arbitraire l'axe Oz comme axe de la molécule

Ici en clair les px etc etc vont par paire ? Mais ça ne m'explique pas comment on a des liaisons π (liaisons perpendiculaire entre 2 orbitale de même lettre quand elles sont perpendiculaires par rapport a l'axe des x ?) ?

après construction de ce diagramme d'OM on va y mettre , en respectant les règles habituelles ( 2 e- par case au maximum, on commence par les niveaux les plus bas et on occupe le maximum de cases sur un niveau donné) , l'ensemble des électrons externes des atomes qui sont rapproches ( pour la molécule O2 on a ainsi 12e- à mettre sur les niveaux tracés )

Très bien comme explication ! J'ai compris pourquoi avoir 1e- mis en jeu par chaque atome d'oxyène pour la liaison π ! Mais pour la classement des liaisons en fonction de l'energie il faut aussi l'apprendre par coeur ou par exemple une liaison π liante peut posseder plus d'energie qu'une π antiliante ? En clair comment les classer dans le tableau (exemple je sais que s sera en dessous de p mais après pour pi ou sigma je seche).

Pour le 5 j'ai compris aussi ! Merci !

Et oui la technique de la représentation de Lewis est beaucoup plus simpliste je te l'accorde ! Malheureusement le programme de médecine ne me laisse pas le choix

[invite3f8d38f8]

Mais pour la classement des liaisons en fonction de l'energie il faut aussi l'apprendre par coeur ou par exemple une liaison π liante peut posseder plus d'energie qu'une π antiliante ? En clair comment les classer dans le tableau (exemple je sais que s sera en dessous de p mais après pour pi ou sigma je seche).

Je ne sais pas si j'ai été très clair je vais illustrer par des schémas ça vous aidera peut être a mieux me comprendre !




On voitr que sur la molécule de 02 l'on a les 4 liaisons pi entre les 2 sigma et dans le N2 on a une alternance entre pi et sigma, ce que je voudrais savoir c'est est ce que cet ordre a une importance ou il est effectué de manière totalement arbitraire ?
Et de plus lorsqu'il n'y a pas d'electron sur une "liaison" (cf liaison sigma non liante du O2) est-ce consideré comme une liaison ? Ma question est idiote je vous l'avoue mais je prefere être sur (parce que pour moi vu qu'il n'y a pas d'electron sur la liaison, cette dernioere n'a pas lieu d'exister) et lorsqu'il y a un seul electron sur une liaison pi (cf molécule de O2) quel type de liaison est-ce ? Une liaison pi comme celle a 2 electrons ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

- On ne parle pas de liaison mais d'orbitales moléculaires. C'est l'ensemble du diagramme ( avec les dessins des OM ) qui est une représentation de la liaison entre les atomes rapprochés
- il y a des niveaux non remplis ( mais possibles ... ce n'est pas anormal )
- le diagramme tracé pour O2 comme pour N2 représente les niveaux d'energies possibles des électrons externes des atomes rapprochés
- une OM liante sigma st toujours au dessous d'une OM sigma* , de même pi liant est au dessous de pi*
- pour ce qui est de savoir certaines choses par coeur ... j'ignore ce que l'on exige que tu retiennes ! Il faut bien voir tout cela avec ton cours, je ne te donne que quelques lignes générales pour t'aider à comprendre le cours !

[invite3f8d38f8]

Et de plus lorsqu'il n'y a pas d'electron sur une "orbitale moléculaire" (cf orbitale moléculaire sigma non liante du O2) est-ce consideré comme une orbitale moléculaire ? Ma question est idiote je vous l'avoue mais je prefere être sur (parce que pour moi vu qu'il n'y a pas d'electron sur l'orbitale moléculaire, cette derniere n'a pas lieu d'exister) et lorsqu'il y a un seul electron sur une orbitale moléculaire pi (cf molécule de O2) quel type d'orbitale moléculaire est-ce ? Une orbitale moléculaire pi comme celle a 2 electrons ?

Voilà a présent je crois que ma question est plus convenable ! ;D

Et merci pour le reste j'ai reussi a assimiler 4 jours de tortue mentale grace a toi ! ;D A présent il y eu quelques declics après ton expliaction !

[jeanne08]

Ta question n'a rien d'idiot , rassure toi !!
Tu as compris le diagramme d'OA d'un atome isolé 1s 2s 2p ... , tu peux avoir des cases 2p non remplies ...ex : 1s2 2s2 2p1 , ou n'avoir q'un électron dans une case .. Ici c'est le même genre de problème : pour N2 l'OM sigmapz* existe mais elle ne contient pas d'électrons dans l'état fondamental ...
On enonce d'ailleurs le diagramme d'OM comme le diagramme d'OA et pour N2 cela donne ( à lire à haute voix , navrée pour les caractères spéciaux ... )
sigmas 2 / sigmas* 2 / pi x2 / piy 2 / sigma pz 2

[invite3f8d38f8]

Très bien ça j'ai compris merci tu m'éclair drôlement !

Et pour le cas du 02 vu qu'il n'y a qu'un electron sur les OM π liante et non liante ? Est ce contabilisé comme une OM ce qui reviendrait a dire : σ2s / σ*2s / σ2p / π2x / π2x / π*2x / π*2x ?

[jeanne08]

je te l'écris pour O2 et tu le lis à haute voix ...
sigmas ^2 / sigmas* ^2 / sigmap ^2 / pix ^2 / piy ^2 ix* ^1 / piy* ^1
en exposant le nombre d'électrons dans chaque OM ... ( comme 1s ^2/ 2s ^2 ... pour un atome )

Tu constates que chaque fois qu'on remplit une OM liante on gagne en stabilité par rapport aux atomes isolés mais chaque fois qu'on remplit une orbitale antiliante on perd en stabilité, on t' a peut être défini l'indice de liaison, tu devrais alors comprendre son utilité ...

[invite3f8d38f8]

Ah ui d'accord je comprend beaucoup mieux le sens de lecture a présent ! =)
Et oui on nous a défini l'indice de liaison a présent c'est beaucoup plus clair ! Merci beaucoup ! si d'autres questions m'apparaissent je les reposterai ici ! =)

Merci encore !