forme mésomère

[la_chataigne]

bonjour
je n'ai pas compris ce qu'était la forme mésomère d'une molécule. si quelqu'un pourrait m'expliquer ce serait sympa
-----

[moco]

Deux formules A et B sont dites mésomère l'une de l'autre, si la seule différence entre A et B réside dans la disposition des doublets de liaison. Par exemple, si tu dessines la molécule cyclique du benzène C6H6, et que tu numérotes les atomes de carbone de 1 à 6 en partant arbitrairement d'un atome choisi, mais en considérant que les raisonnements ultérieurs se feront en partant toujours de ce même choix arbitraire, tu peux alors mettre une double liaison entre les atomes 1 et 2, puis 3 et 4, puis 5 et 6. Cela constitue une première forme mésomère du benzène. Mais tu peux aussi mettre une double liaison enbtre les atomes 2 et 3, puis 4 et 5, puis 6 et 1. Cela constitue une autre forme mésomère du benzène.

[Sheyne]

Mettons que tu as un carbocation :

CH2=CH-CH2(+1)

Et bien la double liaison va pouvoir se délocaliser pour "stabiliser" la molécule (+1)CH2-CH=CH2
Tu vois, le doublet d'éléctron a "basculé" sur l'autre liaison de gauche à droite, passant le déficit positif de l'autre côté.

( Plus les charges sont reparties, moins les charges seront fortes en un seul point, et donc plus la molécule sera stable. C'est pour ça qu'on observe un mouvement des electrons pour stabiliser la molécule. )
En réalité, la double liaison sera des deux cotés en même temps, pour répartir les charges des deux cotés de la molécule, ce qui donne deux formes mésomères du carbocation, que l'on ecrit comme ça, entre crochets :

{ (+1)CH2-CH=CH2 <-> CH2=CH-CH2(+1) }

Ou bien, on peut écrire la forme moyenne avec des tirets ( correspondant le plus à la réalité, avec les charges partielles réparties des deux cotés de la molécule ):

(+1/2)CH2---CH---CH2(+1/2)

A noter que lorsque tu l'écris comme ça, il faut mettre un trait de liaison simple, et des tiret au dessus pour montrer que c'est une "demie double liaison".
J'espère que j'ai pas dis de conneries et que c'était clair.

EDIT: Doublé par MOCO

[la_chataigne]

merci !! je crois que j'ai compris ! donc supposons la molécule suivante :
CH2=CH-CH2-CH=CH2
le mésomère est CH3-CH=C=CH-CH3 ??
et peut il y avoir plus de 2 mésomères à une molécule ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

La différence entre tes deux structures n'est pas un cas de mésomérie, mais de tautomérie, car des deux structures ont des carbones dont le nombre d'atomes H fixés n'est pas le même d'uns structure à l'autre. Dans le cas de la mésomérie, le nombre d'atomes H portés par chaque atome C ne change pas d'une structure à l'autre. Dans la mésomérie, ce n'est que la distribution des électrons qui change d'une structure à l'autres

[la_chataigne]

ah je vois... mais est ce que je suis obligée de garder le même nombre de doubles liaisons et de liaisons simples au total ?

[Sheyne]

Lors d'une mesomerie, les liaisons équivaudrons.

Par exemple si tu as les deux formes mésomères { (+1)CH2-CH=CH2 <-> CH2=CH-CH2(+1) }

Tu vois bien que les liaisons sont les mêmes, une double et une simple.

Mais dans la réalité tu as (+1/2)CH2---CH---CH2(+1/2)

Donc 2 liaisons de longueur à mi chemin entre des doubles et des simples. ( Les atomes seront plus proches qu'avec une liaison simple, mais plus éloignés qu'avec une double ) ça conserve le nombre d'electrons liants dans ta molécule.

[la_chataigne]

est ce que je peux alors dire qu'un mésomère de CH2=CH-CH=CH2 est CH2=C(-)H=CH-C(+)H2 ?

[Sheyne]

Après bien sur qu'il est possible d'avoir plus de 2 formes mésomères, c'est ce qu'on remarque dans les composés aromatiques ( benzene ect )

Ensuite il y a le cas où tes electrons qui stabilisent la molécule, viennent de doublets non liants. Par exemple :
..._.......................... ._
{|O-CH2(+) <-> (+)|O=CH2 }
....-

L'un des trois doublets non liant de l'oxygène est allé alimenter une liaison double.

Pour ta molécule tu peux pas, en effet, l'un de tes carbones fait plus de 4 liaison ( regle de l'octet)

[la_chataigne]

en réalité pour les molécules qui n'ont pas de doublet non liant ni de charge, il n'y a pas de mésomère ?

[Sheyne]

En réalité si ta molécule est parfaitement stable telle quelle, sans charges, oui, il n'y aura pas de raison qu'elle ait des mésomères. Tu pourras juste supposer ses mésomère "si jamais" elle venait à être déstabilisée par un quelconque réactif qui la changerait ( par exemple, moi, une espèce aurait formée le carbocation CH2=CH-CH2(+) en arrachant le -H du CH2 à droite [anciennement CH3 dans CH2=CH-CH3], d'où l'instabilité qui en resulte, et la stabilisation par mésomérie qui s'en suit ! )

[la_chataigne]

mais alors quel intérêt y a t il à transformer par mésomérie la molécule CH3-COO(-) en CH3-C(-)=O(=O) ?

[Sheyne]

La encore tu as 5 liaisons sur ton carbone central, ta molécule n'existe pas, ce n'est pas une forme mésomère viable. Le Carbone doit respecter la regle de l'octet (4 liaisons max )

Ce que l'on observe généralement c'est CH3-COO(-) <-> CH3-CO(-)O

Sinon l'intérêt est de répartir les charges, tu as bien vu sur mon exemple que d'une charge +1 en un point de la molécule, elle passe à +1/2 en deux endroits grâce à la forme mésomère moyenne. Ceci permet à la molécule d'être stabilisée.

Après si ta question c'est "pourquoi la molécule cherche à devenir plus stable", et bien.. C'est comme ça c'est tout. C'est ce qui fait que les halogènes sont éléctronégatifs, ils prennent un electron en plus pour avoir la structure électronique des gaz nobles et devenir stables. C'est pourquoi on observe des doubles, ou triples liaisons qui stabilisent les molécules. C'est aussi pourquoi les carbocations sont instables et fortement réactifs. Tout tend vers la stabilité, et la mésomérie est une méthode que les molécules subissent pour assurer une stabilité relative !

[la_chataigne]

donc les atomes de carbone ne portent pas de charge lorsqu'ils sont sous forme moléculaire stable, c'est ca ?
dans ce cas, pourrais tu m'indiquer quel pourrait être la forme mésomère de la molécule que j'avais essayé de "mésomériser" ? parce que ce j'ai bien compris le principe (ou du moins je crois, grâce à tes explications ) mais dans la pratique, je ne vois pas trop comment procéder...

[Sheyne]

Oui, un carbone qui a une charge n'est jamais stable ( Pour cela qu'il va partager sa charge avec les autres carbones ou espèces pour essayer de la diminuer au maximum ).

Pour la base conjuguée de ton acide carboxylique :

CH3-C=O <-> CH3-C-O(-)
..........-O(-).............=O

Ce qui donne en forme moyenne :

CH3-C---O(-1/2)
.........---O(-1/2)

Avec le carbone central qui engage 1 electron de valence avec CH3, et 3 élécrons répartis entre les 2 demies doubles liaisons des O. ( Donc 4 au total, il respecte la regle de l'octet. )

Pour ton alcène il n'a pas de formes mésomères puisqu'il est stable ( sans charges ).
Mettons pour l'exemple qu'on le déstabilise en faisant un carbocation, le H du CH2 central saute:

CH2=CH-CH2-CH=CH2 -> CH2=CH-CH(+)-CH=CH2

ET bien on aurait :

{ (+)CH2-CH=CH-CH=CH2 <-> CH2=CH-CH(+)-CH=CH2 <-> CH2=CH-CH=CH-CH2(+) }

Donc 3 formes mésomères. Si on fait la forme moyenne on obtiendrait ça :

(+1/3)CH2---CH---CH(+1/3)---CH---CH2(+1/3)

Tu remarquera que la molécule est la même, seuls les liaisons changent par délocalisation, ou par... Effet mésomère.

[la_chataigne]

merci beaucoup j'ai tout compris !!