dioxyde d'azote
Bonjour,
j'ai remarqué que la molécule NO2 est composée d'un radical libre, mais je n'arrive pas bien à comprendre pourquoi, car elle pourrait aussi former la molécule NO2- non? Par exemple, dans l'ion phosphate, les 4 atomes d'oxygènes portent une charge - et le phosphore hybridé en dsp3 porte une charge +. Pourquoi dans NO2 l'oxygène porte-t-il un radical libre et pas un doublet non liant (un troisième donc) lui conférent une charge formelle - ?
Merci d'avance !
Tu as raison. La molécule NO2 possède un électron libre, ce qui est relativement anormal. Il est clair que si tu lui offres un électron venant de Dieu sait où, elle l'acceptera et fera le ion NO2-.
De même si tu la mets en cantact avec quelque partenaire prêt à lui arracher un électron, el sautera aussi sur l'occasion, et fera le ion NO2+.
Mais pour faire ces transformations, elle a besoin d'un contact avec une autre matière. Et si tu prépares un échantillon de NO2 pur, cette molécule ne parviendra pas à effectuer ces transferts d'électrons vers autrui, puisqu'il n'y a pas d'autrui.
Ceci dit, la structure de NO2 est dans l'impossibilité absolue d'obtenir une structure stable, suivant la règle de l'octet. Tu auras beau déplacer des électrons de N à O, ou vice-versa, ou ailleurs dans la molécule. Ce ne sert à rien. Il y a en tout un nombre impair d'électrons dans cette substance. On en peut pas faire des doublets complets avec les 17 électrons extérieurs de NO2. Il reste un électron célibataire sur le N central.
Par contre, ce qu'il faut savoir, c'est que NO2 est une sorte de demi-molécule. A moins de 0°C, elle se colle à elle-même, et forme N2O4. L'électron célibataire d'un premier NO2 se lie à son semblable venant d'un autre NO2. Et il se forme N2O4.
Mais alors pourquoi NO2 n'est-il pas toujours sous cette forme double, diras-tu ?
La réponse est que cette liaison N-N est hélas très faible, car elle relie deux atomes chargés partiellement positifs. Dans NO2, les liaisons N-O sont polarisées positivement vers N. Quand on forme la liaison N--N de N2O4 à froid, on relie deux atomes qui se repoussent !... Cette liaison est faible, et se casse à la première occasion, quand on chauffe un peu.
Tu m'as suivi ?
Merci!
Oui je t'ai bien suivi, et tu confirmes bien que NO2 est très réactif. Mais ce que je n'arrive pas bien à saisir, c'est que dans mon cours j'ai l'exemple de PO43- dans lequel le phosphate possède une charge théorique + et chaque oxygène une charge théorique -. Ainsi, j'imagine que chaque oxygène s'est 'ionisé' en O- et n'a ainsi plus qu'une orbitale libre sur sa couche 2p pour accueillir un seul électron de P et faire la covalence. Je me demandais alors pourquoi dans NO2 l'oxygène ne se 'ionisait' pas aussi, afin de former une liaison simple simple avec N et de s'entourer de 3doublet non liant. De plus, on aurait là une structure totale de 18 électrons sur la couche externe. Est-ce que je me trompe dans mon raisonnement sur PO43- ou est-ce qu'il y a vraiment un truc que je pige pas ? Merci
Avec 3 atomes qui ont au total 17 électrons, on ne peut pas faire une structure qui ait 18 électrons, même si O et N s'ionisent, seuls ou ensemble ou simultanément. Le 18ème électron doit venir d'une autre molécule. Laquelle ?
D'accord. Pour reprendre mon exemple, ça veut dire que l'ion phosphate ne peut se former qu'après qu'une autre molécule soit venue 'apporter' 3 électrons?! (Puisqu'il ne devrait y avoir que 29 électrons externes au lieu de 32)
L'ion phosphate PO43- est formé de 1 P (à 5 électrons extérieurs) et 4 atomes O (à 6 électrons extérieurs chacun), plus 3 électrons offerts par d'autres atomes.
Total : 5 + 4·6 + 3 = 32.
L'espèce PO4 neutre, non chargée, donc sans les 3 électrons supplémentaires, n'existe pas ! Inutile de lui chercher une structure !
D'accord, donc en fait si un atome extérieur apporte un électron à NO2 il se forme NO2- mais il est quand même possible de former NO2 sans apport extérieur d'électron grâce au radical libre, c'est bien ça?
NO2 est un gaz brun et lourd qui se forme lors de l'attaque d'un métal par l'acide nitrique. Ce n'est pas "grâce au radical libre" qu'il se forme. C'est un fait expérimental, et on essaie d'expliquer sa structure du mieux possible, en développant la théorie du radical libre.
D'accord. Merci bien. Et peut-on imaginer l'existence de molécules du type PO55- ?
Tu peux l'imaginer. Cela ne coûte rien.
Mais de tels ions n'existent pas.
Hélas ...
Oui je sais mais ... Pourquoi? Désolé je dois pas comprendre grand chose, mais pour moi si on peut mettre 4 atomes d'oxygène il reste une orbitale potentiellement libre sur P...
Personne ne sait pourquoi le phosphore ne forme jamais d'arrangement avec 5 atomes d'oxygène autour de lui. Mais peut-être est-ce dû au fait que l'atome P est trop petit pour entrer en contact plus de 4 boules que sont les 4 atomes O.
Le même problème se pose pour l'azote.
N qui est au-dessus de P peut former des arrangements où il est entouré de 1, 2 ou 3 atomes O, mais jamais 4, comme P. Pourquoi ? Probablement parce que N est un atome trop petit pour pouvoir toucher 4 boules d'oxygène en même temps.
L'azote appartient à la 2è période et le phosphore à la 3ème. D'après la règle de remplissage des orbitales atomiques, la 3ème période comporte des orbitales 3d, ce qui permet au phosphore de s'hybrider dsp3 à l'état excité : il possède alors 1 électron de spin +1/2 dans l' orbitale 3s, 3 dans les orbitales 3p et 1 dans l'orbitale 3d. Mais l'azote appartient à la deuxième période qui ne possède pas d'orbitales d, il possède donc 2 électrons de spin opposés dans l'orbitale 2s et 3 électrons de spin parallèle dans l'orbitale 2p -> il ne peut théoriquement former que 3 liaisons covalentes. Cela explique la différence entre le phosphore et l'azote non?
