Angle exact liaisons atome tétravalent?

[vinssss]

Bonjour,

je cherche, en vain, l'angle exact que forment deux liaisons d'un atome tétravalent, genre carbone, dans une molécule de CH4 par exemple. J'ai trouvé 109,5° mais j'ai l'impression que c'est une approximation. Je devrais peut être demander en section mathématiques l'angle exact que forment deux segments partant du centre d'une pyramide trigonale vers deux des centres de ses faces?

Si quelqu'un connaît la réponse, merci d'avance...
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[jeanne08]

L'angle a entre HCH dans CH4 est arccos (-1/3) soit 109,471 °

[vinssss]

Merci beaucoup... Avec ma calculette, pour être plus précis, cos-1(-1/3)=109,4712206. Il ne semble pas y avoir d'autres décimales....

Merci encore.

[Kemiste]

Bonjour.

L'angle est bien d'environ 109.5°. Le "environ" est sur le 0.5. L'angle exacte n'étant pas une valeur "juste" (109.47...) on approxime à 109.5°.

EDIT : grillé par jeanne08 après avoir mis beaucoup de temps à écrire mon message

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sethy]

Cette précision n'a pas de sens physiquement et pour plusieurs raisons.

Tout d'abord, un atome et les particules qui le composent sont en mouvement permanent. Même au zéro absolu, il subsiste une énergie de résonance. Elle peut même être estimée, puisqu'il s'agit de la demi-valeur de la résonance en Infra-Rouge (E = (N+1/2) hv, avec N=0, il subsiste le facteur 1/2). Cela provient du fait que les atomes peuvent être assimilés à des oscillateurs harmoniques quantiques.

Et justement, la physique moderne nous apprend que tout n'est qu'onde, ou au mieux particule-onde. Le principe d'incertitude s'applique donc, si on connait précisément sa position, on n'a aucune idée sur sa quantité de mouvement et inversement. Ceci conduit à parler d'orbitales électroniques, comme lieu de probabilité de présence significatif de l'électron, mais le noyau également à sa propre fonction d'onde (dont le carré module donne justement la probabilité).

Je retiens un chiffre, l'incertitude sur la longueur des liaisons en chimie est de l'ordre de 3%. J'imagine qu'on doit être au même niveau de précision pour l'angle. Rappelons d'abord que même au niveau fondamental, comme pour les liaisons, les angles oscillent mais qu'en plus (et surtout) imaginer l'atome comme un système planétaire est totalement faux.

[Sethy]

Je recommande d'ailleurs de visualiser la figure 4 de cette article (on peut cliquer dessus pour agrandir).

Dans cette illustration, les atomes (sauf les hydrogène, pour ne pas encombrer) sont représentés comme des sphéroïdes prolates (ballon de rugby) ou oblates (tomate aplaties) pour justement attirer l'attention sur l'imprécision relative à la position de ceux-ci.

http://file.scirp.org/Html/5-2540045_37258.htm

Encore une fois, il ne s'agit pas des mouvements libres de rotation autour des liaisons par exemple, mais bien de la visualisation des incertitudes physiques (et qui n'ont rien à voir avec la précision des instruments de mesures) intrinsèques à la matière.

[vinssss]

Bonjour,

merci pour ces précisions... En fait, je ne cherchais pas de "sens physique" et je sais bien qu'il y a des incertitudes, etc, ... au niveau atomique. Je bosse sur un projet de kit de modélisation moléculaire (genre ceux qu'on a au lycée) et pour leur fabrication, l'usinage ou le moulage requièrent une grande précision si on veut que ça s'emboîte parfaitement... Je suis plus dans la particule que dans l'onde pour ce coup là

[Sethy]

Bonjour,

merci pour ces précisions... En fait, je ne cherchais pas de "sens physique" et je sais bien qu'il y a des incertitudes, etc, ... au niveau atomique. Je bosse sur un projet de kit de modélisation moléculaire (genre ceux qu'on a au lycée) et pour leur fabrication, l'usinage ou le moulage requièrent une grande précision si on veut que ça s'emboîte parfaitement... Je suis plus dans la particule que dans l'onde pour ce coup là

Pour se faire une idée, 1° d'angle, représente 1,75cm à 1 mètre. Si on table sur une longueur de liaison de 10 centimètres, 1° d'angle d'erreur occasionne une erreur de 0,175 cm. Ici, il était question d'une erreur de 3 minutes, soit 20x moins (1° = 60 minutes => 3 minutes = 1/20°), donc toujours pour une liaison de 10cm, cela représente une imprécision inférieur au 1/10ème de millimètre.

Bien sûr, si tu fais la réplique de l'atomium de Bruxelles, cela occasionne une erreur de 4 centimètres

[vinssss]

Ok, je chipote mais autant partir sur l'angle exact pour éviter les déconvenues. Là j'en suis à faire des modèles 3D sur sketchup. Je ne sais même pas s' il accepte 7 chiffres après la virgule mais si oui je les mets