Orbitales vides

[invite85e711ae]

Bonjour,
Un chimiste m'a dit "N qui ne pourra jamais faire 5 liaisons, il n'a pas assez d'orbitales vides pour cela."

Je n'ai absolument aucune notion et je ne comprends rien à cette phrase, est-ce que quelqu'un serait capable de m'expliquer la base de ce concept d'orbitsles vides ? Comment savoir si un élément a des orbitales vides et le nombre de liaisons qu'il peut faire.

J'ai vu en cours qu'à partir de la 3ème période (P S Cl...) l'orbitale d est disponible et cela permet d'accueillir plus de liaisons que la règle de l'octet le permettrait. J'ai en effet vu des souffres avec 5 liaisons.

Est-ce lié à ma question ? Y a-t-il une logique dans tout ça car je suis perdu, si je dois dessiner une molécule je n'ai aucun repère pour m'autoriser ou m'interdire de mettre 3 5 7 10 liaisons à mon soufre; de même que je n'ai pas compris ce concept d'orbitales vides. Si je regarde l'azote 1s2 2s2 2p3 je vois 2 orbitales s complétement remplies et 3 orbitales p a moitié remplies donc aucune orbitale vide ? Help merci
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[inviteae9569c2]

Pour les liaisons que l'atome peut faire j’ai un truc tout simple pour toi, tu prends ton tableau périodique et tu regarder le numéro de la famille(fonctionne pas pour les métaux).
Si il est de la famille 4 il fera 4 liaison (comme le carbone). la famille 5 il fera "5 liasons" comme l'azote. Mais ce que j'entends par liaison c'est juste le nombre d'électrons qu'il aura pour faire une quelconque liaison

: non-liante, simple, doubles datives)

[inviteae9569c2]

voici ce que je disais par apport aux électrons:

[inviteae9569c2]

Bonjour,
Un chimiste m'a dit "N qui ne pourra jamais faire 5 liaisons, il n'a pas assez d'orbitales vides pour cela."

A cause de l'hybridation peut-être

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kemiste]

Pour les liaisons que l'atome peut faire j’ai un truc tout simple pour toi, tu prends ton tableau périodique et tu regarder le numéro de la famille(fonctionne pas pour les métaux).
Si il est de la famille 4 il fera 4 liaison (comme le carbone). la famille 5 il fera "5 liasons" comme l'azote. Mais ce que j'entends par liaison c'est juste le nombre d'électrons qu'il aura pour faire une quelconque liaison

: non-liante, simple, doubles datives)

Tu mélanges plusieurs notions. Un doublet non-liant n'est pas une liaison. Les électrons dont tu parles sont les électrons de valence et ne forment pas obligatoirement de liaisons. De pus dans une même colonne deux éléments ne forment pas forcément le même nombre de liaisons. Par exemple l'oxygène ne forme que trois liaisons covalentes au maximum alors que le soufre peut en former six.

PS : le terme "datif" est aujourd'hui désuet. On parle de liaison covalente de coordination (qui au final n'est rien d'autre qu'une liaison covalente "classique").

[Resartus]

Bonjour,
Plusieurs théories ont été développées au cours du temps pour "expliquer" les propriétés des atomes et la géométrie des molécules.
N'étant pas très sûr de votre niveau d'étude, je vais les reprendre historiquement

Vous avez dû apprendre les méthodes de lewis et la règle de l'octet, qui ajoutées à la méthode VSEPR permettent de faire déjà pas mal de prédictions satisfaisantes.
Elle explique bien pourquoi NH4+ peut exister, mais ne permet pas les molécules comme PCl5, ni les complexes de transition octahédriques (6 doublets), ni les molécules au delà de 6 doublets comme IF7.

Pour aller plus loin il faut passer à la notion d'hybridation d'orbitales.

La première approche a été celle de l'hybridation des orbitales atomiques : en présence des atomes voisins, les orbitales de l'atome central ne sont plus s, p ou d mais des mélanges de ces orbitales.
Le gain d'énergie fourni par l'hybridation sera d'autant plus fort que les niveaux initiaux sont proches. Si la différence est trop grande, le gain d'énergie sera insuffisant pour que la liaison créée soit stable.
La faible différence entre les niveaux 2S et 2P permet d'expliquer toute la géométrie du carbone, de l'azote ou de l'oxygène (sp, sp2, sp3). Mais le niveau 3d est trop éloigné pour pouvoir s'hybrider avec le 2s ou 2p

Un cran plus loin, on peut encore avoir des hybridations entre niveaux 3S et 3p, mais le niveau 3d n'est plus trés loin, et on peut
on peut avoir toute une palette de nouvelles hybridations possibles sp3d ou sp3d2, ce qui permet d'avoir des géométries pentagonales ou octaédriques avec le phosphore ou le soufre.

Dans certaines présentations de ce modèle, il arrive qu'on vous explique que l'un des électrons de la couche 2s s'excite pour aller vers le niveau 2p, ou bien de 3p à 3d, ou encore, pour les métaux de transition, qu'on doive remplir les niveaux 4p au dessus du 3d pour ensuite faire l'hybridation. D'où cette notion d'orbitale vide disponible au dessus.
Perso, il me semblerait préférable d'oublier cette histoire d'excitation, et de considérer plutôt que ce sont les niveaux d'énergie qui s'hybrident préalablement au remplissage (ceci dit, si votre prof veut parler d'excitation préalable, comme c'est lui qui corrige...).

Ce modèle d'hybridation atomique rencontre lui aussi ses limites Pour aller plus loin, il faut passer aux modèles d'hybridation moléculaire, mais je suppose que vous n'en êtes pas encore là...

[inviteae9569c2]

j'ai appris dative perso. Mais j'entends pour le doublet non-liant, c'est une "espèce de liaison" on le représente comme une liaison entre deux électrons sur un atome.

[Kemiste]

j'ai appris dative perso.

La nomenclature a changé.

Mais j'entends pour le doublet non-liant, c'est une "espèce de liaison" on le représente comme une liaison entre deux électrons sur un atome.

Attention, il y a une nomenclature précise en chimie. Tu ne peux pas dire qu'un doublet non liant est une "espèce de liaison". Une liaison covalente c'est un partage d'électrons entre deux atomes alors qu'un doublet non liant ce sont deux électrons qui ne sont situés qu'au niveau d'un seul atome et qui ne participent donc pas à une liaison covalente.

[invite85e711ae]

Merci bcp pour vos réponses !

Je ne comprends pas le tétrafluorure de soufre SF4, S c'est comme O il a donné 2 éléctrons, les 4 F en ont chacun un, étant donné que le S a gardé son doublet non liant il manque toujours 2 éléctrons pour que le compte soit bon ?

[Resartus]

Bonjour,

Il y a 10 électrons, qui font 4 doublets liants avec les fluor, et un doublet non liant, soit 5 "pattes" en tout.
En VSEPR, la forme correspondante AX4E1 a une forme de balançoire, et on aussi peut prédire que les longueurs des liaisons SF ne sont pas toutes égales.

Relisez mon message précédent : c'est précisément un des cas qu'on peut "expliquer" par la théorie des hybridations atomiques : ici hybridation sp3d.

Mais la réalité est bien plus compliquée. Il y a en fait une liaison très particulière "à trois centres et quatre électrons" que vous n'avez absolument pas besoin de connaître à votre niveau d'étude.