Formes mésomères du benzène

[invite171486f9]

Bonjour à tous,

en préparant un exercice, je me suis posé une question (question de base en chimie, j'admets...) et qui est très certainement stupide, mais je me lance.

Lorsque l'on demande les formes mésomères du benzène, on trouve bien évidemment les 2 formes chargées à partir de la forme aromatique neutre, mais si on continue à réaliser des mouvements d'électrons, on retombe sur une deuxième forme aromatique neutre (où les doubles liaisons de la première forme sont remplacées par des liaisons simples, et vice-versa).

1) Ma question : doit-on considérer ces 2 formes mésomères comme distinctes ? (puisque quand je "retourne" la molécule correspondant à la première forme, j'obtiens la deuxième forme)

2) Du coup, il semble y avoir 4 formes mésomères. Que peut-on dire des poids relatifs de chacune de ces formes. Intuitivement, je dirais que les 2 formes "neutres" sont majoritaires et de poids relatifs égaux. Les 2 formes chargées sont, en revanche, bien peu favorisées (puisqu'elles sont justement chargées). Mais tout ceci ne me semble pas clair si je dois chiffrer ces poids relatifs pour chacune de ces formes mésomères.

Merci de votre aide !
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[invitef5d8180a]

bonjour,
1) oui, les deux formes limites de résonances sont identiques.
2) écrire les formes limites n'est qu'un formalisme pour appréhender la réactivité. D'ailleurs on appelle ça "formes limites" de résonance puisque l'on exagère le déplacement électronique jusqu'à la formation de charges.

en espérant être assez clair

[invite171486f9]

Bonjour,
Merci de ta réponse

Donc, il n'y a bien qu'1 seule forme aromatique neutre, et 2 formes chargées.

Pour ta remarque sur les formes limites, je suis bien d'accord, mais usuellement on peut parler de "poids relatif" d'une forme mésomère par rapport à une autre. Et c'est ce que je me demandais pour le benzène. A savoir si on considère quasi 100% de la forme non chargée, et le reste pour les 2 formes chargées ; ou bien 1/3 pour chacune des 3 formes. C'est précisément ces "poids relatifs" que j'ai du mal à chiffrer, même si, je suis d'accord avec toi, les valeurs ne servent qu'à appréhender la réactivité des différentes formes, notamment pour expliquer la régiosélectivité de certaines réactions.

Une idée ?

[jeanne08]

Il y a deux formes aromatiques "neutres" . Les formes limites de resonance ne sont que des ecritures. Avec des tirets qui représentent des doublets on ne peut pes représenter des liaisons intermediaires entre double et simple liaison On représente donc les formes de resonance et la molécule réelle est un " panachage" , une superposition de ces formes mésomères. Bref, les deux formes aromatiques " neutres " sont à mettre toutes les deux !
Pour ce qui est du poids relatif ... je ne suis pas assez calée !

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

A mon avis, il n'y a que deux formes mésomères. La première contient des doubles liaisons entre les atomes 1-2, 3-4, 5-6. La deuxième contient des doubles liaisons entre les atomes 2-3, 4-5, 6-1.
Les formes chargées impliqueraient qu'un atome C soit porteur d'une charge négative supplémentaire, ce qui est impossible pour un atome dont les électrons occupent des orbitales 2s et 2p remplies, hybridées ou non. Il n'y a pas de place pour mettre un électron supplémentaire. Je sais bien qu'il y a des chimistes qui admettent cette possibilité de carbone hyperchargé en électrons, par exemple dans les Grignard, mais cela m'a toujours paru impossible.

[invitef5d8180a]

Bonjour,
Merci de ta réponse

Donc, il n'y a bien qu'1 seule forme aromatique neutre, et 2 formes chargées.

Pour ta remarque sur les formes limites, je suis bien d'accord, mais usuellement on peut parler de "poids relatif" d'une forme mésomère par rapport à une autre. Et c'est ce que je me demandais pour le benzène. A savoir si on considère quasi 100% de la forme non chargée, et le reste pour les 2 formes chargées ; ou bien 1/3 pour chacune des 3 formes. C'est précisément ces "poids relatifs" que j'ai du mal à chiffrer, même si, je suis d'accord avec toi, les valeurs ne servent qu'à appréhender la réactivité des différentes formes, notamment pour expliquer la régiosélectivité de certaines réactions.

Une idée ?

Les 6 carbones du benzene peuvent porter ou non des charges quand tu écris des formes limites. Tout dépend de où tu pars. Ils peuvent tous être + ou -. Ils sont tous identiques. le mieux est donc de représenter le cycle avec le cercle au milieu.
En revanche, si tu commences à mettre des substituants, là tu va commencer à avoir des "espèces" différentes (en terme de réactivité) et tu auras alors des poids relatifs à chaque forme (pour expliquer cette réactivité).

[invite171486f9]

A mon avis, il n'y a que deux formes mésomères. La première contient des doubles liaisons entre les atomes 1-2, 3-4, 5-6. La deuxième contient des doubles liaisons entre les atomes 2-3, 4-5, 6-1.
Les formes chargées impliqueraient qu'un atome C soit porteur d'une charge négative supplémentaire, ce qui est impossible pour un atome dont les électrons occupent des orbitales 2s et 2p remplies, hybridées ou non. Il n'y a pas de place pour mettre un électron supplémentaire. Je sais bien qu'il y a des chimistes qui admettent cette possibilité de carbone hyperchargé en électrons, par exemple dans les Grignard, mais cela m'a toujours paru impossible.

Merci à tous pour vos réponses.

Je reviens sur la réponse de Moco que je n'ai pas comprise. Un atome de C à l'état fondamental est en 1s2 2s2 2p2, avec les 2 électrons de l'orbitale 2p distribués sur la 2px et sur la 2py. En quoi peut-on dire que cette structure ne peut accepter aucun électron supplémentaire ? De plus, j'ai du mal à comprendre cette notion d'"hybridation". Pour moi, le C du méthane ou de l'éthane ont la même structure à l'état fondamental. Est-ce faux de dire ça ?

Merci !

[moco]

Un atome de carbone pris tout seul, isolé, non lié à d'autres atomes, possède 4 électroins externes. Il peut accepter plusieurs électrons supplémentaires. jusqu'à 4. Mais un atome de carbone lié dans une molécule n'a plus 4 électrons sur sa couche externe. Il en a 8, dont 4 lui ont été apportés par les atomes auxquels il s'est lié. Ces 8 électrons remplissent la couche numéro 2 de son atome. Il n'y a plus de place pour un électron supplémentaire provenant de Dieu sait quelle mésomérie.