Liaison chimique entre OA

[invite2631352f]

Bonjour,

Quelqu'un aurai la gentillesse de m'expliquer le mécanisme de formation d'un diagramme des orbitales atomiques selon LCAO ? Tels que pour O2, O2- ect ?

Merci, bonne soirée à tous !
-----

[moco]

C'est presque impossible de décrire ces diagrammes sans les dessiner sur du papier. Et je ne vois pas bien comment faire tout cela avec la seule aide de mon petit clavier d'ordinateur.

[invite2631352f]

Je vais essayer de préciser mes questions !

Par exemple, au niveau 2p pour O2, j'ai 4 électrons dont 2 célibataires de chaque coté, je remplis d'abord les niveaux de basse énergie jusqu'à saturation ou électron après électron ?

Pour les orbitales anti-liantes, on rempli d'abord les orbitales Pi électron après électron ?

De ce fait on aurai pour O2 deux orbitales anti-liante pi avec dans chaque 1 seul électron, donc une molécule paramagnétique ?

[jeanne08]

Je te mets un petit topo sur les OM ... qui répondra peut être à tes questions

Ces quelques remarques sont à voir avec un cours sur la CLOA …

- on va regarder quels sont les niveaux d'énergie possibles et les "probabilités de présence " ( dessin des OM ) lorsqu'on rapproche deux atomes pour former une molécule
- seuls les électrons des couches externes des atomes qu se rapprochent sont à considerer , les électrons des couches internes ne sont pas perturbés par l'approche des atomes.
- pour obtenir les OM on fait une combinaison linéaire des orbitales atomiques et lorsqu'on fait les calculs ( on ne s'occupe pas comment, c'est des maths, et on va faire confiance aux matheux !! ) on trouve que 2 OA 2s se recouvrent et vont donner 2OM sigma s et sigma s* que 2 OA pz se recouvrent pour donner sigma z et sigma z* et que 2 OA px donnent pi x et pi x* et 2OA py donnent pi y et pi y* , l'ordre et les " dessins" de ces OM est à apprendre par coeur à mon avis ... et les dessins des OM ( avec leurs éléments de symétrie ) aussi ...
note : il est évident que l'on prend d'une façon arbitraire l'axe Oz comme axe de la molécule
- le diagramme d'OM comporte , à gauche et à droite les niveaux d'énergie des électrons externes dans les atomes éloignés et au milieu les niveaux d'énergie possibles pour les électrons externes dans les atomes liés ( rapprochés)
-on va y mettre , en respectant les règles habituelles ( 2 e- par case au maximum, on commence par les niveaux les plus bas et on occupe le maximum de cases sur un niveau donné) , l'ensemble des électrons externes des atomes qui sont rapproches ( pour la molécule O2 on a ainsi 12e- à mettre sur les niveaux tracés
-ainsi on verra comment sont les énergies des électrons dans les
atomes rapprochés ( par rapport à ce qu'ils étaient dans les atomes éloignés)
et les "probabilités de présence" de ces électrons autour de la molécule par le dessin des OM .
-l'indice de liaison donne une idée de la solidité de la liaison : quand on remplit une OM liante, on gagne en stabilité ( par rapport aux atomes séparés) alors que si on remplit une OM antiliante on perd en stabilité

[A voir en vidéo sur Futura]

[Resartus]

Bonjour,
Quelques compléments sur le remplissage des couches :
La règle principale est de remplir les orbitales, quelles qu'elles soient, dans l'ordre des énergies. Si deux orbitales distinctes ont la même énergie, on commence par les remplir séparément avec un seul électron, car l'appariement entre électrons de spin opposé sur une même orbitale coûte une certaine énergie.
Là où cela peut se compliquer, c'est si certains niveaux sont très proches. Dans ce cas, il n'est pas facile de savoir si cette différence est suffisante pour forcer les électrons à cohabiter sur l'orbite la plus basse..

Dans le cas de O2 on n'a pas ce problème : après avoir rempli les niveaux sigma2pz puis pi2px et pi2py, on arrive dans les orbitales antiliantes qui sont dans l'ordre pi2px*/pi2py* puis sigma 2pz*.
On commence donc par mettre un électron sur pi2px* et un autre sur pi2py*, d'où le paramagnétisme (2 électrons célibataires). Les molécules O2 (-) et O2 (+) sont elles aussi paramagnétiques, mais avec un seul électron célibataire. Par contre O2 (2+) sera diamagnétique

Au risque de compliquer encore un peu, des remplissages qui ne respectent pas ces règles peuvent exister dans des états excités. Par exemple il y a une forme de la molécule d'oxygène dans laquelle les deux électrons sont sur la même orbitale (et donc avec des spins opposés) et qui est diamagnétique. C'est une forme métastable qui peut subsister assez longtemps en atmosphère raréfiée, et qui donne en disparaissant une belle couleur rouge à certaines aurores boréales.