[Configuration électronique] Orbitale antiliante du groupement C=O

[Cech]

Salut la communauté.

Dans un livre de biochimie, au chapitre des dérivés carbonylés, tout avait commencé pour le mieux j’avançais surement puis j'ai lu cette phrase : "L'addition correspond au remplissage par le doublet d'électrons du nucléophile de l'orbitale antiliante du groupement C=O".

J'essaye de comprendre, ici on définit une addition. On nous parle de l'orbital antiliante donc de configuration électronique puisqu'il s'agit de C=O alors c'est une hybridation, le carbone est hybridé sp2.
Déjà j'espère que mes remarques sont juste mais c'est tout ce que je peux en dire, je serais incapable de représenter les cases quantiques, c'est pas faute d'avoir cherché. D'après mes recherches :

1) Le carbone est excité : C* avec les orbitale 2p tel que : 2ps : | 2px : | 2py : | 2pz : |

2) L'oxygène est 2s2 2p4.

Mais après je ne vois pas comment faire, je remercie ceux qui ont pris le temps de lire mon post et aussi ceux qui y répondront.
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[moco]

De quelle sorte d'addition veux-tu parler ? Est-ce que tu parles de l'addition d'un électrophile comme H+ sur l'atome O, ou de l'addition d'un nucléophile comme OH- sur l'atome C ?

[HarleyApril]

Bonjour

Dans le cas du carbonyle, le carbone est hybridé sp2 avec les orbitales 2s 2px et 2py
La 2pz sert à faire la liaison pi avec une orbitale de l'oxygène. Il y a également formation de l'orbitale antiliante pi* (deux orbitales : la 2pz du carbone et la 2pz de l'oxygène donnent deux orbitales : la pi et la pi*).

Lors de l'addition, l'orbitale pi* va se remplir du côté du carbone, alors que les électrons situés dans la liaison pi vont migrer vers l'oxygène.
Peu à peu, le carbone va se pyramidaliser et se retrouver dans une géométrie tétraédrique.
Un petit croquis :


Cordialement

[Cech]

Bonjour Moco.

C'est la partie :"Réactivité du groupement carbonyle C=O". Ce n'est pas écrit de quel type il s'agit alors je n’affamerais rien je pense que c'est les deux, du nucléophile sur C de C=O et de l'électrophile sur O de C=O.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Cech]

Bonjour à nouveau HarleyApril.

Merci pour votre réponse détaillé et même avec des schéma c'est très agréable de vous lire. Alors le carbone excité gagne un électron sur la couche 2pz (qui s'appelle 2sp2 maintenant d'après ce que j'ai pu lire) et il utilise cette électron pour une liaison pi.
Ca je pense avoir saisi, après les orbitale liante et anti liante, d'après mes connaissance, elles se remplissent de manière particulière dont je n'ai pas idée mais je sais qu'en l'occurence il y a du 2py et du 2pz en OA liantes et du 2py* et 2pz* en OA anti liantes.

La question maintenant c'est comment les remplir ? Comme vous allez pas tout me faire, je vais me mouiller allez :

C* : 2s : |
2px : |
2py : |
2pz : |

O* : 2s : | |
2px : |
2py : |
2pz : |
3s : |

OA liante : 2py : ||
2pz : ||

OA anti liante : 2py* : |
2pz* : |

Voilà comment je ferai si on me demande mais je ne connais pas trop les règles qu'en pensez vous ?

[HarleyApril]

le terme "excité" ne me semble pas utilisé à propos

je ne te fais que le carbone
il y a bien quatre électrons sur la couche externe
ce carbone a trois voisins, il va donc s'hybrider sp² en utilisant les orbitales 2s 2px et 2py (reste donc la 2pz)
tu as besoin de mettre un électron dans chacune des trois orbitales sp² pour faire des liaisons sigma avec les trois voisins (et on a également trois orbitales sigma*)
(reste alors un électron dans la 2pz)

faisons de même avec l'oxygène, tu vas avoir deux orbitales non liantes, une orbitale avec un électron pour faire la liaison sigma (on crée aussi une sigma* vide) et une orbitale 2pz avec un électron

on combine ensuite les deux orbitales 2pz, celle du carbone et celle de l'oxygène.

où est-il question de carbone excité ?
changé d'hybridation, si tu veux, mais pas excité

cordialement

[Cech]

Excité pour moi signifie qui a un niveau d'énergie qui n'est pas fondamentale. Et apparemment d'après ce que j'ai lu lorsque qu'un atome forme une liaison il est excité, ptet que j'ai mal lu ou même ptet que c'était faux je vous laisse juger .

Maintenant passons au raisonnement d'HarleyApril que je vais tenter de suivre rigoureusement.

"il y a bien quatre électrons sur la couche externe"

C* : 2s : |
2px : |
2py : |
2pz : |

"va donc s'hybrider sp² en utilisant les orbitales 2s 2px et 2py (reste donc la 2pz)"

C*sp2 : 2s : | |
2px : | |
2py : | |
2pz : |

"faisons de même avec l'oxygène" on va essayer .
O* : 2s : | |
2px : |
2py : |
2pz : |
3s : |

O*hybridé : 2s : | |
2px : | |
2py : | |
2pz : |
3s : |

"on combine ensuite les deux orbitales 2pz, celle du carbone et celle de l'oxygène."

2pz C=O : | |

Et voilà j'espère avoir bien suivi votre raisonnement, quant est-il pour le remplissage des orbital hybridé (notamment celle anti liante et liante sachant que d'après ce que j'ai trouvé 2pz C=O serait non liantes (car rempli non ?) ?

Avec ces histoire de case quantique on dirait que j'écrit des pavés !

[Cech]

En faisant des recherches pour comprendre votre réponse sur le sujet : http://forums.futura-sciences.com/ch...cleophile.html. Je suis tombé sur un autre sujet : http://forums.futura-sciences.com/ph...n-apparie.html. (Merci FS haha !) Où j'ai pu lire :"d'ailleurs sur un orbite atomique le niveau de plus basse energie est lorsque les spins sont opposés" Du coup voici un élèment de réponse, l'orbital anti liante étant le plus haute énergie alors les spins pourrait ne pas être opposé,ça me dit pas comment remplir ces orbitales mais c'est déjà très intéressant !

[HarleyApril]

tu fais intervenir l'orbitale 3s, ça ne va pas
d'ailleurs, je trouve que tu as un peu beaucoup d'électrons ...

pour revenir au fondamental
tu dessines les cases quantiques, puis tu mets les électrons les uns après les autres en commençant par le niveau le plus bas
tu commences par ne pas apparier, tu n'apparies que si tu n'as plus de case vide à un niveau donné

prenons l'exemple du carbone qui a six électrons
à l'état fondamental, on a 1s 2s 2px 2py 2ps et puis des 3s etc
je mets un premier électron en 1s
où mettre le deuxième ? je n'ai plus de case vide sur le niveau 1, je mets donc le deuxième électron dans 1s et obtiens 1s²
où mettre le troisème ? en 2s
où mettre le quatrième ? en 2px
sans surprise, le cinquième et le sixième iront en 2py et 2pz

prenons maintenant l'oxygène
je mets les six premiers électrons comme pour le carbone
où mettre le septième ? je n'ai plus de case vide au niveau 2, mais elles ne sont pas pleines, je ne vais donc pas aller chercher au niveau 3 et simplement apparier mon électron en remplissant la case 2s
où mettre le huitième ? avec le même raisonnement, c'est la 2px qui va se remplir

est-ce que c'est bon jusque là ?

[HarleyApril]

lorsque les électrons sont dans les cases de niveau énergétique les plus basses, on est à l'état fondamental
lorsqu'un électron est dans une orbitale qui n'est pas la plus basse possible, il est dans un état excité, d'ailleurs, il est tellement excité qu'il est tout rouge
bien souvent, il se trouve une case à un niveau énergétique plus bas avec déjà un électron
dans ce cas, il y a deux possibilités : les deux électrons (le bleu et le rouge) ont le même spin ou bien ils ont un spin opposé
s'ils ont un spin opposé, l'état excité de la molécule est appelé singulet et l'électron peut réintégrer la case avec le bleu sans problème (fluorescence = émission de photon lors du retour car conservation de l'énergie)
s'ils ont le même spin (état triplet), l'électron rouge ne peut pas aller dans la même case que le bleu, il faut d'abord qu'il change de spin (phosphorescence = émission du photon lors du retour à l'état fondamental)

pourquoi singulet et triplet ? à cause de la valeur de 2s+1
le spin fait 1/2 ou -1/2
dans un cas, on a 2*(1/2 - 1/2) + 1 = 1
et dans l'autre, on a 2*(1/2 + 1/2) + 1 = 3

pour être plus complet, certaines molécules sont à l'état singulet à l'état fondamental, d'autres sont à l'état triplet à l'état fondamental (le dioxygène par exemple)

[Cech]

Merci HarleyApril pour ces explications, c'est très clair. Le sujet est long alors pour tous ceux qui utilise la fonction recherche je vais faire une synthèse (je l'utilise souvent et dès fois j'aimerais bien que les autres en fasses alors je m'y colle ! )

SYNTHESE DU SUJET : HarleyApril : Remplissage des cases quantiques dans le cas C=0

1) C : 1s2 2s2 2p2
"Tu mets les électrons les uns après les autres en commençant par le niveau le plus bas"

1s : | |
"Tu n'apparies que si tu n'as plus de case vide à un niveau donné"

2s : |
2px : |
2py : |

2) O : 1s2 2s2 2p3
1s : | |

2s : | |
"Tu n'apparies que si tu n'as plus de case vide à un niveau donné"
2px : |
2py : |"

Voilà la synthèse pour le plus simple au moins je suis sur de pas dire de bétises, ceux qui arrive sur ce sujet, vous avez tous (remercier HarleyApril).

"lorsque les électrons sont dans les cases de niveau énergétique les plus basses, on est à l'état fondamental"

"lorsqu'un électron est dans une orbitale qui n'est pas la plus basse possible, il est dans un état excité"
=>Deux possibilités : les deux électrons ont le même spin ou bien ils ont un spin opposé
1)s'ils ont un spin opposé, l'état excité de la molécule est appelé singulet.
le spin fait 1/2 ou -1/2 : On a 2*(1/2 - 1/2) + 1 = 1
2) s'ils ont le même spin (état triplet).
On a : 2*(1/2 + 1/2) + 1 = 3

Pour être sur d'avoir compris l'exitation je pose : O excité :
1s : | |
2s : |
2px : || (l'electron se trouve maintenant sur une couche de plus haute énergie).
2py : |
Ici les spin sont opposé c'est la formation d'un singulet. Est-ce correcte ?

Maintenant qu'on a fait les OA quant est-il du remplissage des cases quantique des OM ? En l'occurrence, peut on à présent remplir les cases quantiques de C=O de manière à faire apparaître les l'orbitale antiliante de manière à comprendre la signification d'une addition. Et on aura répondu à la question !