Chap 1 de chimie

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I - Concepts généraux sur la liaison chimique
I - 1 Importance de l’atome de carbone I - 2 Structure électronique d’un atome, notion d’orbitales I.2.1 Rappel I.2.2 Structure électronique des atomes - Notion d’orbitales atomiques. I.2.3 Hybridation des orbitales atomiques pour l’atome de carbone I - 3 Formation des liaisons I.3.1 Liaisons σ I.3.2 Liaisons π I.3.3 Longueur et Energie des liaisons9

I - 4 Extension à d’autres atomes N, O I - 5 Structure de Lewis des molécules et des ions polyatomiques I.5.1 Types de liaison I.5.2 Environnement électronique d’un atome dans une molécule I.5.3 Etablissement de la structure de Lewis d’une molécule I.5.4 Nombre d’insaturations ou de cycles dans une molécule I - 6 Géométrie de molécules simples I.6.1 Principe VSEPR I.6.2 Exemples

10 I - 1 IMPORTANCE DE L’ATOME DE CARBONE

Chimie Organique : Chimie des composés du carbone - Substances naturelles : protéines, sucres, graisses, pétrole… - Substances de synthèse : plastiques, colorants, détergents, produits pharmaceutiques… Eléments contenus dans les composés organiques : C, H + les «hétéro-atomes» : O, N, Cl, Br, I, F, S, P, Na, K, Li, Mg, Zn, Cd, Pb, Ca…

Le nombre decomposés connus du carbone est supérieur à celui des composés de tous les autres éléments pris ensemble. Liaison carbone-carbone particulièrement forte : EC-C = +347 kJ.mol-1 Union des atomes de manière quasi infinie: chaînes droites, ramifiées, cycles… Différentes liaisons : simples, doubles ou triples
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I - 2 STRUCTURE ELECTRONIQUE – NOTION D’ORBITALES ATOMIQUES

I.2.1 Rappel
X = symbole del’élément Z = numéro atomique = nombre de protons A = numéro de masse = nombre de protons + neutrons m0 = 9,1 . 10-31 kg m = 1,66 . 10-27 kg (1840 m0) m # m (proton) | q | = 1,6 . 10-19 Coulomb
|q |

A Z

X

Electrons Protons Neutrons

= 1,6 . 10-19 Coulomb

q=0

La formation de liaisons et les propriétés chimiques dépendent des électrons et plus précisément des électrons situés surla « couche externe » dite couche de valence.
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I.2.2 Structure électronique et notion d’orbitales atomiques
QUESTION : Où se trouvent les électrons? La position d’un électron est définie par la fonction d’onde ψ qui lui est associée. Le carré ψ2 représente la probabilité maximum de trouver cet électron dans une certaine zone de l’espace. Cette zone, appelée aussi orbitale, est caractériséepar une série de nombres quantiques. La résolution de ψ permet de déterminer la géométrie des volumes (orbitales) dans lequel l’électron va graviter. La résolution de l’équation de Schrödinger permet de définir les nombres quantiques n, l, ml. - Nombre quantique principal n entier qui prend les valeurs 1, 2, 3… Niveau (ou couche) : ensemble des électrons correspondant à une valeur de n n=1 n=2 n=3couche K couche L couche M … maximum : 2 n2 électrons
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n caractérise la taille et l’énergie de la couche considérée.

- Nombre quantique secondaire (ou azimuthal) l entier qui prend les valeurs de 0 à n-1
0 l n-1

l’orbitale porte un nom particulier selon la valeur de l . l=0 l=1 l=2 l=3 orbitale s orbitale p orbitale d orbitale f

l caractérise la géométrie de l’orbitale

-Nombre quantique magnétique ml entier qui prend les valeurs de -l à +l (ml prend 2l+1 valeurs). l=0 ml = 0 l=1 ml = -1,0 et +1 nombre qui traduit l’orientation prise par les orbitales les unes par rapport aux autres.
-l ml +l

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La donnée des 3 nombres quantiques n, l, ml définit un état du système: n=1 n=2 l=0 l=0 l=1 n=3 l=0 l=1 l=2 ml = 0 ml = 0 3 valeurs de ml (-1,0,+1) ml = 0 3 valeurs deml (-1,0,+1) 5 valeurs de ml (-2,-1,0,+1,+2) OA 1s OA 2s 3 OA OA 3s 3 OA 5 OA 3px, 3py, 3pz 3dxy, 3dyz, 3dxz 3dx2-y2, 3dz2 2px, 2py, 2pz

- Nombre quantique de spin s Conséquence de la rotation de l’électron sur lui-même. S=±½
2 électrons au même spin : 2 électrons aux spins différents :

Résumé : niveau n (K, L, M…) n2 états (n, l, ml) ou n2 O.A. 2n2 électrons
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Configuration...