Des atomes aux molécules (25)

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1 Des atomes aux molécules (25)
n + m = 6 AX6 : SF6, … AX5E : BrF5, ... AX4E2 : XeF4, ... Octaédrique Pyramide à base carrée carrée

2 Des atomes aux molécules (26)
n + m = 7 AX7 : IF7, … Bipyramide à base pentagonale

3 Des atomes aux molécules (27)
Subtilités : répulsion n-n > n-l > l-l (n : paire libre ; l : paire liée)

4 Des atomes aux molécules (28)
Influence de la mésomérie. Exercice : à l’aide des modèles de Lewis et VSEPR, expliquer pourquoi l’angle H-N-H vaut 113,2° dans l’aniline, alors qu ’il vaut 107,3° dans NH3 et 120° dans l’ion iminium (H2CNH2+). Aniline

5 Des atomes aux molécules (29)
Limites du modèle VSEPR. Pourquoi SiH3 est pyramidal et CH3 plan ? Pourquoi CaF2 est coudé ? Pourquoi C2H4 est plan ? Pourquoi BH2 est linéaire ou coudé suivant qu’il est irradié par la lumière ? ...

6 Liens Web VSEPR : http://neon.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/
vsepr/intro/vsepr_splash.html

7 Des atomes aux molécules (30)
Moments dipolaires électriques. Grandeur vectorielle qui n’a de sens que pour les systèmes électriquement neutres. Si le barycentre des charges positives, chargé +q, ne correspond pas au barycentre des charges négatives, chargé q, la norme du moment dipolaire est égale au produit de la charge q par la distance d entre les barycentres.

8 Des atomes aux molécules (31)
q en coulomb (C) d en mètre (m) m en C.m ou en Debye (D) 1 D = 3,3.1030 C.m Les atomes isolés n’ont pas de moment dipolaire. Les molécules diatomiques homonucléaires non plus. Les molécules diatomiques hétéronucléaires ont un moment dipolaire non nul.

9 Des atomes aux molécules (32)
L’atome le plus électronégatif a un excès d’électrons (charge électrique q) q = 0  liaison purement covalente q  0  liaison polaire q = n.e  liaison purement ionique

10 Des atomes aux molécules (33)
Pourcentage d’ionicité :

11 Des atomes aux molécules (34)
Molécules polyatomiques : ou en simplifiant : « le moment dipolaire moléculaire est égal à la somme vectorielle des moments dipolaires de liaison. »  attention à la symétrie !

12 Des atomes aux molécules (35)
Influence de la mésomérie. mexp : très faible et orienté de C vers O Règle : en général mésomérie > induction

13 Dualité onde-corpuscule (1)
La lumière selon Newton XVIIe … vue comme un jet de particules qui rebondissent sur les miroirs… La lumière selon Maxwell XIXe … nature ondulatoire qui explique les figures d’interférences…(diffraction, …) Unification de l’optique, de l’électricité et du magnétisme!

14 Dualité onde-corpuscule (2)
La lumière selon Einstein XXe … composée de grains d’énergie (photons)… E = hn ; p = h/l Effet photoélectrique: pas d’émission en deçà de nseuil  intensité Ecinétique = f(n) mais pas de I

15 Dualité onde-corpuscule (3)
Expérience des fentes d’Young: I1 Source Ecran Fente

16 Dualité onde-corpuscule (3)
Expérience des fentes d’Young: Source I2 Ecran Fente

17 Dualité onde-corpuscule (3)
Expérience des fentes d’Young: I1 + I2 ? Source Ecran Fente

18 Dualité onde-corpuscule (3)
Expérience des fentes d’Young: I obserbée Source Ecran Fente

19 Dualité onde-corpuscule (4)
Que ce passe t-il si on diminue l’intensité du rayonnement (envoyer les photons un par un) ? Hyp 1 : corpusculaire l’interférence ne peut être due qu’aux interactions entre 2 photons qui passent par les deux fentes en même temps! Elle devrait donc disparaître.

20 Résultats : ni l’une ni l’autre !
Dualité onde-corpuscule (5) Hyp 2 : ondulatoire en diminuant l’intensité du rayonnement, la figure de frange doit être atténuée mais conservée. Résultats : ni l’une ni l’autre !

21 Dualité onde-corpuscule (6)
Si la durée de l’expérience est courte : les franges disparaissent  Corpusculaire Si la durée de l’expérience est longue : les franges réapparaissent  Ondulatoire

22 Dualité onde-corpuscule (7)
Hyp 3 : le photon interfère avec lui même en passant par les 2 fentes !? Si deux détecteurs derrière les fentes  les photons passent soit par l’une soit par l’autre fente. Si un seul détecteur  plus de frange ! La mesure perturbe le système !

23 Dualité onde-corpuscule (8)
Il faut renoncer à la notion de trajectoire ! Il faut accepter le caractère aléatoire ! (probabiliste) Louis de Broglie a étendu cette dualité aux particules de matière.

24 Dualité onde-corpuscule (9)
Quantification de l’énergie : « Particule dans une boite unidimensionnelle de longueur L » - énergie cinétique :  - de Broglie : - condition de stationarité de l’onde :  La quantification de l’énergie ne provient que des conditions aux limites !

25 Mécanique quantique (1)
Mécanique classique : Mécanique quantique : Yi : fonction d’onde qui décrit la particule. Ei : énergie de l’état de la particule décrit par Yi : opérateur Hamiltonien

26 Mécanique quantique (2)
Fonction d’onde : Seul son carré à un sens physique dP = Y2 dt = probabilité de trouver la particule dans le volume dt. Elle doit être normée car la probabilité de trouver l’électron dans tout l’espace est évidemment 1. C’est la condition aux limites !!

27 Atomes Hydrogénoïdes (1)
1 seul électron : H, He+, Li2+, …U91+, … Énergie : avec n entier positif ! I = 13,6 eV = 0,5 u.a. = ...

28 Atomes Hydrogénoïdes (2)
Qu’est ce que l’énergie d’un atome ? énergie cinétique du noyau Énergie de l’atome  énergie de l’électron (si noyau fixe dans l’espace) énergie cinétique de l’électron énergie potentielle attractive é–ny Comme noyau beaucoup plus lourd qu’électron  mouvements indépendants  séparation des variables (approximation de Born-Oppenheimer)

29 Atomes Hydrogénoïdes (3)
Énergie : avec n entier positif ! Qd n = 1 : niveau le plus bas (fondamental) Qd n > 1 : niveau excité ( E < 0) Si E  0 : état ionisé