LAboratoire de Dynamique, Interactions et Réactivité Description de la liaison chimique par approches topologiques : un outil pour l'enseignement Esmaïl Alikhani LAboratoire de Dynamique, Interactions et Réactivité LADIR

chimie [Gimi] n. f. du gr. byz. khêmeia Science de la constitution des divers corps, de leurs transformations et de leur propriétés. Petit Robert Si vous rejetez tout ce qui est chimique vous revenez à l’âge de pierre, parce le bronze c’est déjà la chimie!

La science chimique  CONCEPTS Structures 1) Nature des objets qui se transforment? Structures 2) Comment se transforment-ils? Mécanismes 3) Comment appliquer ces connaissances? Synthèse Si vous rejetez tout ce qui est chimique vous revenez à l’âge de pierre, parce le bronze c’est déjà la chimie!  CONCEPTS

Concept de valence Kekulé (1856) : fondateur de la chimie du carbone * C tétravalent! Si vous rejetez tout ce qui est chimique vous revenez à l’âge de pierre, parce le bronze c’est déjà la chimie!

La représentation des atomes et des molécules « The Atom and the Molecule » Gilbert N. Lewis Journal of the American Chemical Society 38 (1916) 762-786 Si vous rejetez tout ce qui est chimique vous revenez à l’âge de pierre, parce le bronze c’est déjà la chimie!

Kekulé (1856) Thomson (1897) : électron Lewis (1916) Mécanique Quantique (1923-27) Si vous rejetez tout ce qui est chimique vous revenez à l’âge de pierre, parce le bronze c’est déjà la chimie!

Liaison chimique - Analyse orbitalaire - Décomposition énergétique - Analyse topologique : AIM, ELF

Analyse topologique Bassin 1 Bassin 2 Système dynamique gradient : portrait de phase Bassin 1 Bassin 2

AIM : densité électronique V(r) =  (r) (R. Bader : McMaster) C O H C C H Q(C) = 4,9 e Q(C) = 6,2 e  Atomes topologiques

ELF : localisation électronique V(r) = η (r) (B. Silvi : UPMC) 2.53 4.26 V(C) V(O) V(C,O) V(C,O) = 3.05

C2H6, C2H4, C2H2 V(C,C) = 1,9 3,6 5,3 e ELF = 0,95 0,93 0,89 V(H,C) = 2,0 2,1 2,3

MT – C2H2

Liaison covalente :

Liaison dative :

Complexes MT – CO : MT = Sc, …Cu

Densité de spin : RPE et ELF ELF Mulliken Exp. ScCO 50 92 58 VCO 43 73 33 CuCO 66 82 67

En guise de conclusion Math. Physique Chimie science du dévoilement du monde Chimie science de l’invention du monde (transformer et créer) Math. rationalisation (modèles cohérents et universels)

Béla Vizi