Hybridation orbitale atomique

[invite87eb411d]

Bonjour,
Je suis en paces et j'essaye de comprendre le principe des hybridations d'orbitales atomiques ...
je pensais avoir à peu près compris jusqu'à ce que je lise que dans un alène le carbone centrale était hybridé sp, et les carbone "latèraux" hybridé sp2 !
Pour moi, double liaison = sp2, simple liaison = sp et triple liaison= sp3... mais visiblement ce n'est pas aussi simple que ça. Est ce que quelqu'un pourrait m'expliquer l'hybridation moléculaire en prenant, si possible, l'exemple de l'allène ?? Je sais qu'il y a déjà eu des questions sur ce sujet mais les réponses apportées ne m'ont pas beaucoup avancées ...

Merci d'avance
Cassandre
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[Omnitrix]

Salut,

L'hydbridation est à mettre en lien avec la géométrie de la molécule...
Admettons un alcène à deux atomes de carbone : tu prend le carbone de gauche il est lié à deux hydrogène et un carbone cela en fait une molécule du type AX3 et donc l'hybridation du carbone est sp2
Je joins un lien avec un tableau qui te permet de faire la correspondance géométrie/hybridation

https://www.sccollege.edu/Department...outs/VSEPR.pdf

A représente l'atome centrale, X les atomes liés à l'atome centrale, E les paire libres sur l'atome centrale
Utilise le tableau et vérifie pour l'alcyne ...

[invite87eb411d]

Merci, j'ai essayé de comprendre le tableau mais je ne vois toujours pas pourquoi un carbone qui est entouré de double liaison est hybride Sp? Le tableau était sensé m'éclairer sur ce point ?
Et mes profs n'ont jamais évoqué les types AX3, je ne sais pas du tout à quoi ça correspond ...

[Omnitrix]

Si par carbone entouré de double liaison tu parle de ceci : =C= admettons qu'il soit lié à deux autre atomes peu importe lesquels on les notes X1 et X2

Xa=C=Xb on s'intéresse au carbone centrale qui est donc A dans le tableau. A est lié à combien d'atome 2 (Xa et Xb). Combien y'a t-il de paires libres sur A? 0 donc E=0
tu as donc une molécule du type AX2 tu regardes dans le tableau...AX2 correspond à une hybridation sp

[A voir en vidéo sur Futura]

[Resartus]

Bonjour,
Ne sachant pas résoudre l'équation de schrodinger dès qu'il y a plus d'un électron, on a essayé de faire des modèles qui essayent de retrouver au moins qualitativement les cas les plus fréquents. Le modèle d'hybridation atomique des orbitales consiste à supposer que les niveaux de l'atome isolé s'hybrident d'abord et que ces orbitales se relient pour former des liaisons covalentes sigma ou pi uniquement avec leur voisin.

Dans ce modèle, on peut constater que les atomes latéraux de l'allène utilisent une hybridation sp2 pour former des liaisons sigma, d'où la forme à 120°
(ce que dans le modèle VSEPR on appelle type AX3 : un atome central A et trois atomes périphériques, et pas de doublet non liant).
Cela laisse une patte p sur chaque atome.
L'atome central va maintenant faire une liaison pi de chaque coté, ce qui mobilise deux électrons p, et cela ne lui laisse qu'un électron p et un s pour les deux liaisons sigma. Donc c'est sp. Et la forme linéaire (AX2 en VSEPR) confirme ce schéma.

Ultérieurement vous apprendrez un modèle plus compliqué qui est celui des orbitales moléculaire, d'abord biatomiques, (en commençant par les molécules type O2 ou CO), où on s'aperçoit qu'il y apparait aussi des orbitales non liantes, puis pluriatomiques, qui demande d'étudier les groupes de symétrie des molécules, pour arriver à déterminer toutes les orbitales de la molécule entière, en particulier les orbitales frontières HOMO/LUMO qui sont essentielles à la compréhension de la réactivité. (mais je ne sais pas si on en arrive jusque là en chimie du PACES)

[invite87eb411d]

D'accord donc je peux déduire l'état d'hybridation d'un atome seulement en déterminant le nombre de paire d'électron non lié ?
Et pour construire ma molécule de CH2=C=CH2,
Mon C central à ses cases quantiques 2s, 2px et 2pz remplie par contre il n'y a rien dans la case 2pY... pourquoi je dois combiné une orbitale s avec un orbitale p pour former une liaison à droite et une liaison à gauche de mon carbone ? Une fois les orbitale sp formé il me reste seulement la 2pz ?
J'essaye de comprendre la technique avec les case quantique, et sur ça votre tableau ne précise rien ? :\

[invite87eb411d]

Je ne comprend pas, j'en suis presque au même point qu'il y a une heure ... je ne maîtrise pas bien les notions VSEPR et AX3, je les découvre depuis 10 minutes.
Les profs nous on appris et illustré les hybridations a l'aide des cases quantiques :
par exemple pour l'éthylène, je vais hybrider les orbitales sp et puis les recouvrir j'obtient donc une liaison simple .... pour cet étape j'ai combiner qu'elles orbitales exactement? La 1s et la px ? La 2s et la pz ?
Après ça, je recouvre latéralement mes orbitales p ( là encore je ne sais pas s'il s'agit de la px de la pz ou la py ")
Et la j'ai entre mon premier et mon deuxième C une liaison pi et un liaison sigma ?

[Omnitrix]

Oui à condition que tu le prennes comme atome centrale...
Une simple liaison : laison sigma
une double liaison : 1 liaison sigma et une liaison pi
une triple : une liaison sigma et deux liaisons pi sachant que la liaison pi résulte du recouvrement d'orbitale y

sp signifie qu'il y'a combinaison d'un électron de l'orbitale s et d'un électron de l'orbitale p pour former une nouvelle orbitale hybride sp
Pour ce qui est du pourquoi...je pense que c'est inhérent à la chimie quantique ... je n'ai pas vraiment un niveau avancé sur le sujet. Mais ce que tu dois retenir c'est le type d'hybridation que présente ton atome.
Comme je 'ai écrit plus haut, la seconde liaison correspond à la combinaison d'orbitale p. Donc reste la combinaison des py pour former la liaison pi

[Omnitrix]

Ben il te suffit de prendre la case s et la case p tu obtiens alors deux orbitales sp ...et même chose pour les autres type d'hybridation du carbone
sp3 tu prend 3 case s et les 3 cases p tu formes 4 case qui sont sp3 et ainsi de suite

[Omnitrix]

1 case s 1 pardon

[Resartus]

Bonjour,
Si z est l'axe de la molécule, s et pz de l'atome central s'hybrident pour faire 2 sp, chacune va s'hybrider avec une sp2 d'un des deux carbones latéraux (dont les deux autres vont vers leurs hydrogènes)
Il reste sur l'atome central la px qui s'hybride avec la px disponible du premier carbone latéral (mettons de droite: pour celui ci les sp2 sont s, pz, py) et la py qui s'hybride avec la py libre de gauche (dont les sp2 sont s, pz, px). les deux liaisons pi sont perpendiculaires et l'orientation des Hydrogènes confirme cela : la molécule n'est pas plane : le plan des hydrogènes de droite est perpendiculaire au plan des hydrogènes de gauche....

[invite87eb411d]

Ah mais quand je fais mes regroupement de case s et p je ne m'occupe pas des flèches "spin up" et "spin down" dans les case ??? Je les regroupe toutes pour qu'elle ai toute la même énergie et ensuite je regarde celles qui peuvent former des liaisons ( c'est à dire celle qui sont remplies avec une seule flèche spin up ) ?

[Resartus]

Bonjour,
Il n'y a plus de s puisque on a des sp ou sp2, et il n'y a pas de problème de spin, puisque toutes les orbitales atomiques de chaque atome sont différentes (et les orbitales de deux atomes différents sont evidemment différentes aussi).
Dans les liaisons sigma et pi créées ensuite, qui sont de fait une nouvelle hybridation mais moléculaire cette fois (mais que vous n'avez apparemment pas encore étudié) chacun des deux électrons apportés à ces orbitales moléculaires aura en effet un spin différent. Cela marche...

[Omnitrix]

Je place un dessin le principe est le même pour les autres hybridations du carbone ...
La seule règle que je connaisse pour les spin c'est que quand tu place deux électrons dans une orbitale ils doivent être de spin opposé donc un spin up et l'autre down

[invite87eb411d]

Oui d'accord une fois que j'ai créé mes orbitales sp ou sp2 je n'ai plus de s ni de p ... mais quand je les recombines je ne m'occupe pas des spin à l'intérieur je regroupe juste les différentes cases s et px ou s et px/py ou encore s et px/pz/py ..?

[Resartus]

Bonjour,
Oui, cela marche parce que de fait on ne va mettre que deux électrons de spin opposés dans chacune de ces nouvelles orbitales que sont les liaisons sigma ou pi créées entre les carbones...

[invite87eb411d]

Merci pour toutes vos explications et votre patience ! C'est beaucoup plus clair maintenant, une dernière chose qui reste un peu floue : comment savoir si l'association de tel atome avec tel autre necessite un hybridation sp sp2 ou sp3 ?

[Omnitrix]

Type de molécule -->géométrie-->hybridation correspondante

[HarleyApril]

Bonjour

Dans un premier temps, tu fais les cases.
Ensuite, tu mets un électron spin up dans chaque case qui va servir à faire une liaison.
Si tu as du rab' d'électron (rare pour le carbone), ça va te faire des paires libres = des cases avec deux électrons.

Cordialement