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Molécules et géométrie. La géométrie moléculaire Cest le domaine de la stéréochimie Comment décrire la géométrie des molécules? Au moyen de : Distances.

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1 Molécules et géométrie

2 La géométrie moléculaire Cest le domaine de la stéréochimie Comment décrire la géométrie des molécules? Au moyen de : Distances de liaison. {R} Angles de valence. { } Angles de torsion. { } OO R OO La géométrie moléculaire

3 Cest le domaine de la stéréochimie Comment décrire la géométrie des molécules? Au moyen de : H OO R OO R OH OOH OOH Distances de liaison. {R} Angles de valence. { } Angles de torsion. { } La géométrie moléculaire

4 Distances de liaison. {R} Angles de valence. { } Angles de torsion. { } La géométrie moléculaire Cest le domaine de la stéréochimie Comment décrire la géométrie des molécules? Au moyen de : O H O R OO R OH OOH OOH R OH OOH OOH H La géométrie moléculaire

5 Le modèle de la répulsion des paires Les paires d électrons se distribuent autour des noyaux « porteurs » et déterminent la géométrie moléculaire. Ces paires se repoussent et mènent au modèle de répulsion des paires. 2 paires s alignent sur la sphère Conséquence: Molécules linéaires 180. Exemple: BeCl 2 (Octet non respecté) Cl Be Cl Répulsion des paires (2 paires)

6 Le modèle de la répulsion des paires 3 paires se disposent sur un triangle équilatéral. Conséquence: Molécules planes; 120 Exemple: AlCl 3 (Octet non respecté) 2 paires s alignent sur la sphère Conséquence: Molécules linéaires Exemple: BeCl 2 (Octet non respecté) Cl Be Cl Al Cl Molécules linéaires et planes

7 Le modèle de la répulsion des paires 4 paires se disposent au sommet d un tétraèdre. Conséquence: Molécules tétraédriques; 109°28 Conséquence: Molécules tétraédriques; 109°28 Exemple: CH 4 (Octet respecté) C H H H H l l l l Molécules tétrahédriques (4 paires)

8 Le modèle de la répulsion des paires 5 paires se disposent au sommet d une bipyramide trigonale. Conséquence: 120° et 90° Exemple: PCl 5 (Octet non respecté - composé hypervalent) ClP Bipyramide trigonale (5 paires)

9 Le modèle de la répulsion des paires Conséquence: 90° Exemple: S F 6 (Octet non respecté - composé hypervalent) 6 paires se disposent au sommet d un octaèdre. S F F F F F F Octaèdre (6 paires)

10 C H H H H l l l l La géométrie des molécules à liaisons simples Molécules liaisons simples(CH4)

11 NH 3 Molécules NH3

12 H2OH2O Molécules H2O

13 La géométrie des molécules à liaisons simples Ethane, méthylamine, méthanol,... Éthane, méthylamine, méthanol,

14 La géométrie des molécules à liaisons multiples éthane éthylène acétylène... 1,54Å 1,34Å 1,20Å Molécules liaisons multiples

15 La notion d hybridation Les molécules sont tétraédriques, mais les orbitales atomiques sont orthogonales (perpendiculaires entre-elles). L hybridation est la transformation des orbitales de latome pour les adapter à une meilleure description de la géométrie moléculaire. Notion d hybridation

16 La notion d hybridation Les molécules sont tétraédriques, mais les orbitales atomiques sont orthogonales (perpendiculaires entre-elles). L hybridation est la transformation des orbitales de latome pour les adapter à une meilleure description de la géométrie moléculaire. Notion d hybridation

17 Lhybridation sp sobtient en combinant lorbitale 2s à une orbitale 2p, sans modifier les deux autres. Deux orbitales (2s, 2p) se transforment par combinaison (addition et soustraction) en deux hybrides sp. Hybridation sp

18 Lhybridation sp sobtient en combinant lorbitale 2s à une orbitale 2p, sans modifier les deux autres. Deux orbitales (2s, 2p) se transforment par combinaison (addition et soustraction) en deux hybrides sp. Hybridation sp

19 Lhybridation sp Au total:180° Cette hybridation est adaptée à la représentation de molécules linéaires telles que HC CH que HC N …. Les hybrides permettront de décrire les liaisons. Hybridation sp

20 Lhybridation sp 2 s obtient en combinant la fonction 2s à deux fonctions 2p, sans modifier la dernière. elle est adaptée à la représentation de molécules planes telles que H 2 C=O que H 2 C=CH 2 …. 120° Hybridation sp

21 Lhybridation sp 2 s obtient en combinant la fonction 2s à deux fonctions 2p, sans modifier la dernière. elle est adaptée à la représentation de molécules planes telles que H 2 C=O que H 2 C=CH 2 …. Hybridation sp2

22 Lhybridation sp 3 s obtient en combinant la fonction 2s aux trois fonctions 2p. elle est adaptée à la représentation de molécules tétraédriques telles que CH 4, H 3 COH que H 3 CCH 3, …. 109°28 Hybridation sp3

23 La formation de liaisons L hybride sp n se combine à une orbitale 1s de lhydrogène, ou à une autre orbitale hybride pour former les liaisons CH, CC, CO, La formation des liaisons

24 Description de l éthylène C 2 H 4 Les hybrides sp 2 forment les liaisons CH et CC de l éthylène ( ) La fusion des orbitales 2p inchangées forme la liaison CC de l éthylène Description de l éthylène

25 La résonance du benzène Lexemple du benzène montre que par fusion des orbitales 2p inchangées, on obtient un phénomène de conjugaison des électrons. Description du benzène (résonnance)

26 les liaisons intermoléculaires intermoléculaires Si des molécules identiques existent dans des états physiques différents, cest parce qu elles sont soumises à des interactions intermoléculaires, qui sexpriment via des forces intermoléculaires. On distingue: Les forces de van der Waals.Les forces de van der Waals. Les ponts hydrogènes:Les ponts hydrogènes: Les forces dipôles/dipôles de Keesom Les forces dipôles/dipôles induits de Debye Les forces de dispersion de London Les liaisons intermoléculaires

27 les forces de van der Waals Des liaisons intermoléculaires apparaissent si les forces attractives dominent les forces répulsives. Les forces dipôles/dipôles de Keesom résultent de linteraction électrostatique stabilisante obtenue par orientation des dipôles +q -q On distinguera des molécules polaires et des molécules apolaires q -q -q +q +q -q -q +q +q -q Forces de Keesom

28 les forces de van der Waals Les forces dipôles/dipôles induits de Debye proviennent de linteraction électrostatique stabilisante résultante Une molécule apolaire peut être polarisable 0 0 -q +q + q - q et sous l influence d un dipôle, se polariser. Il sagit de dipôles induits + q - q -q +q Forces de Debye

29 les forces de van der Waals Les forces de dispersion de London sont des forces dipôles induits/dipôles induits Des molécules polarisables peuvent interagir via des dipôles instantanés + q - q q - q - q + q Elles sont d autant plus grandes que la polarisabilité est grande. On peut expliquer ainsi laugmentation de la température d ébullition des halogènes F °C; Cl 2 -35°C; Br 2 58°C; I 2 183°C Forces de London

30 les ponts Hydrogène Lorsque des hydrogènes sont liés à des atomes fortement électronégatifs, la liaison formée est très polarisée (transfert électronique important). Les hydrogènes ( +) sassocient aux atomes ( -) dune molécule voisine. pont Hydrogène Cette association constitue un pont Hydrogène. qui mène souvent à des réseaux de molécules. H et F, O, N Celle-ci sétablit entre H et F, O, N. OH R OH R OH R OH R OH R OH R H et O Par exemple entre H et O dans les alcools: Les ponts hydrogènes

31 les ponts Hydrogène Cette liaison intermoléculaire explique le point d ébullition élevé de H 2 O (100°C) et HF (20°C) comparés à H 2 S (-60°C) et HCl (-85°C) L eau constitue un autre exemple Les ponts hydrogènes

32 Molécules et Nomenclature Molécules et nomenclature

33 Les notions de base Une fonction chimique est un ensemble de propriétés portées par un atome ou un groupe structuré datomes (Acide; Base; …). Ce groupe structuré datomes sappelle groupe fonctionnel. La nomenclature chimique donne un nom rationnel aux molécules. Les noms reposent sur une association « préfixe/élément/suffixe ». Lensemble constitue un radical. les notions de base

34 Les grandes familles Les oxydes: de non-métaux: M a O bde non-métaux: M a O b Les acides de métaux: M a O b [oxydes de Métal (X) avec x=2*b/a]de métaux: M a O b [oxydes de Métal (X) avec x=2*b/a] les hydracides: H a X bles hydracides: H a X b les oxacides: H a M b O cles oxacides: H a M b O c Les bases hydroxylées: M a (OH) bhydroxylées: M a (OH) b aminées: RNH naminées: RNH n Les sels Les grandes familles

35 Les mots-clés utiles : suffixes « ure », « ate » mais aussi ique; eux; ite;suffixes « ure », « ate » mais aussi ique; eux; ite; préfixes hypo et perpréfixes hypo et per préfixes pyro, thio et peroxopréfixes pyro, thio et peroxo nomenclature des sels (hydrogéno…)nomenclature des sels (hydrogéno…) quelques radicauxquelques radicaux Les amphotèresLes amphotères préfixes ortho et métapréfixes ortho et méta Les mots clés


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