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Questions and Answers

Quel est le rôle du recouvrement axial des orbitales 2pz dans la formation des orbitales moléculaires?

Le recouvrement axial des orbitales 2pz crée une orbitale moléculaire liante qui renforce la densité électronique entre les noyaux.

Pourquoi le recouvrement en opposition de phase des orbitales 2pz est-il considéré comme déstabilisant?

Il contribue à diminuer la densité électronique entre les noyaux, créant une orbitale moléculaire anti liante.

Comment se différencient les orbitales moléculaires notées p et p* en termes de symétrie?

L’orbitale moléculaire p est liante tandis que p* est anti liante, les deux ayant une symétrie axiale.

Quelles orbitales atomiques contribuent à la formation de l’orbitale moléculaire liante p?

<p>Les orbitales atomiques 2pz d’un atome d’oxygène se recouvrent avec celles de l’autre atome d’oxygène.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet du recouvrement axial par rapport aux autres types de recouvrement?

<p>Le recouvrement axial est le plus efficace pour stabiliser les orbitales moléculaires liantes et déstabiliser les orbitales anti liantes.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la symétrie des orbitales moléculaires formées à partir des orbitales 2s?

<p>Les orbitales moléculaires s et s* sont parfaitement symétriques.</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des orbitales 2px et 2py lorsque l'orbitale 2pz d'un atome d'oxygène interagit avec elles?

<p>Les orbitales 2px et 2py peuvent interagir pour former des orbitales moléculaires supplémentaires selon la géométrie de la liaison.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact du recouvrement des orbitales 2s sur l’interaction des orbitales 2p?

<p>Le recouvrement des orbitales 2s établit un cadre qui facilite les interactions des orbitales 2p, notamment le recouvrement axial.</p> Signup and view all the answers

Comment se décompose l'indice de liaison dans le dioxygène O2?

<p>L'indice de liaison dans le dioxygène O2 se décompose en il (niveau s) + il (niveau p) + il (niveau ).</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les niveaux s et s* sont-ils considérés comme non liants pour O2?

<p>Les niveaux s et s* sont non liants car ils conduisent à un indice de liaison partiel il (niveau s) nul.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'indice de liaison partiel pour les niveaux p dans le dioxygène O2?

<p>L'indice de liaison partiel pour les niveaux p dans O2 est il (niveau p) = 1.</p> Signup and view all the answers

Comment les niveaux  contribuent-ils à la liaison dans O2?

<p>Les niveaux  contribuent à l'établissement d'une liaison π avec un indice de liaison partiel il (niveau ) = 1.</p> Signup and view all the answers

Quel effet les électrons non liants ont-ils sur la liaison entre les atomes d'oxygène dans O2?

<p>Quatre électrons ne participent pas à la liaison, conduisant à une liaison σ et une liaison π entre les deux atomes d'oxygène.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi le dioxygène liquide est-il paramagnétique?

<p>Le dioxygène liquide est paramagnétique en raison de la présence d'électrons célibataires sur les orbitales π*.</p> Signup and view all the answers

Quelle variation d'indice de liaison observe-t-on avec l'ajout d'électrons de valence dans O2?

<p>L'ajout d'électrons de valence fait chuter l'indice de liaison de 2 pour O2 à 1,5 pour O2–, puis à 1 pour O22–.</p> Signup and view all the answers

Quelles implications les orbitales anti-liantes ont-elles pour la structure du dioxygène dans O2– et O22–?

<p>Les orbitales anti-liantes deviennent de plus en plus peuplées avec des électrons supplémentaires, diminuant ainsi l'indice de liaison.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'indice de liaison pour la molécule He2+ et que cela indique-t-il sur sa stabilité?

<p>L'indice de liaison pour la molécule He2+ est 0,5, indiquant une stabilité faible mais suffisante pour son existence en tant qu'ion.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la molécule He2 n'existe-t-elle pas à l'état fondamental?

<p>La molécule He2 n'existe pas à l'état fondamental car son indice de liaison est 0, ce qui signifie qu'il n'y a pas de force attractive suffisante entre les deux atomes.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les caractéristiques des orbitales moléculaires de LiH?

<p>Les orbitales moléculaires de LiH comprennent une orbitale liante σ et une orbitale anti liante σ*, présentant une dissymétrie due à la différence d'électronégativité entre lithium et hydrogène.</p> Signup and view all the answers

En quoi l'orbitale liante σ de LiH est-elle plus développée au voisinage de l'hydrogène?

<p>L'orbitale liante σ de LiH est plus développée près de l'hydrogène car l'orbitale 1s de l'hydrogène contribue plus à sa formation que l'orbitale 2s du lithium.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la différence d'énergie entre les états de liaison et d'anti liaison pour la molécule He2?

<p>Pour la molécule He2, la différence d'énergie entre l'état de liaison et l'état anti liaison est positive, ce qui signifie que la formation de la molécule est défavorable.</p> Signup and view all the answers

Comment la théorie LCAO s'applique-t-elle aux molécules diatomiques hétéronucléaires comme LiH?

<p>La théorie LCAO s'applique à LiH en considérant le recouvrement entre l'orbitale 1s de l'hydrogène et l'orbitale 2s du lithium, formant des orbitales moléculaires distinctes.</p> Signup and view all the answers

Comment se manifeste la différence d'électronégativité entre Li et H dans la structure de LiH?

<p>La différence d'électronégativité entre Li et H se manifeste par une charge partielle négative sur H et une charge partielle positive sur Li, en raison de la contribution inégale aux orbitales moléculaires.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact des orbitales moléculaires liante et anti liante sur la stabilité des molécules?

<p>Les orbitales moléculaires liante augmentent la stabilité de la molécule, tandis que les orbitales anti liante la diminuent; leur équilibre détermine la formation et la stabilité de la molécule.</p> Signup and view all the answers

Comment une liaison ionique se forme-t-elle entre deux atomes?

<p>Une liaison ionique se forme par le transfert d'électrons de valence de l'atome le plus électropositif vers l'atome le plus électronégatif.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui détermine le caractère ionique d'une liaison?

<p>Le caractère ionique d'une liaison dépend de la différence d'électronégativité entre les deux atomes liés.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les trois catégories de caractère d'une liaison en fonction de la différence d'électronégativité?

<p>Les catégories sont : covalence pure (0 ≤ Δχ &lt; 0,4), covalence polarisée (0,4 ≤ Δχ &lt; 2) et caractère ionique prépondérant (Δχ &gt; 2).</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression du pourcentage d'ionicité pour une liaison covalente?

<p>Le pourcentage d'ionicité (δ) est compris entre 0 et 1, correspondant à une variation de 0 à 100% d'ionicité.</p> Signup and view all the answers

Comment se manifeste la polarisation d'une liaison covalente?

<p>La polarisation d'une liaison covalente se manifeste par l'apparition de charges partielles +δe et -δe sur les atomes liés.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui influence la valeur absolue des charges partielles dans une liaison covalente polarisée?

<p>La valeur absolue des charges partielles |δe| est influencée par le degré de polarisation de la liaison.</p> Signup and view all the answers

Expliquer la transition entre le caractère ionique et covalent d'une liaison.

<p>Il existe une transition continue entre le caractère ionique et le caractère covalent en fonction de la différence d'électronégativité.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi peut-on considérer qu'une liaison n'est jamais purement ionique ou covalente?

<p>Une liaison n'est jamais purement ionique ou covalente car il existe un continuum entre les deux en fonction des différences d'électronégativité.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'un dipôle électrique dans le contexte des liaisons covalentes?

<p>Un dipôle électrique se compose de deux charges partielles, + et –, séparées par une distance r.</p> Signup and view all the answers

Comment est orienté le moment dipolaire électrique d'une liaison covalente?

<p>Il est orienté de l'élément le plus électronégatif vers l'élément le moins électronégatif.</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression du moment dipolaire électrique d'une liaison covalente?

<p>La norme est donnée par $oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{oldsymbol{μ} = |δ imes e| imes r}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}</p> Signup and view all the answers

Que signifie un moment dipolaire électrique nul pour une molécule?

<p>Cela signifie que la molécule est apolaire.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la polarisation d'une liaison et son moment dipolaire?

<p>Plus une liaison est polarisée, plus la norme du moment dipolaire est élevée.</p> Signup and view all the answers

Comment détermine-t-on le moment dipolaire d'une molécule entière?

<p>Par la somme vectorielle des moments dipolaires le long des liaisons polarisées.</p> Signup and view all the answers

Quelle unité alternative est utilisée pour exprimer le moment dipolaire électrique?

<p>Le Debye (D).</p> Signup and view all the answers

Quel caractère ionique a la liaison Li-H si son moment dipolaire est de 6,00 D?

<p>La liaison Li-H a un caractère ionique de 78%.</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les caractéristiques de l'orbitale moléculaire liante dans le couplage des orbitales 1s et 2pz?

<p>L'orbitale moléculaire liante est désignée comme $ ext{σ}_p$ et est plus basse en énergie que l'orbitale atomique 2pz, apportant une densité électronique plus importante autour de l'atome de fluor.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi le couplage entre l'orbitale 1s de l'hydrogène et l'orbitale 2px du fluor est-il nul?

<p>Le couplage est nul en raison de la symétrie, puisque l'orbitale 2px est perpendiculaire à l'axe de la liaison, contenant un plan nodal.</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre les orbitales anti liantes et l'énergie dans ce couplage?

<p>L'orbitale anti liante, notée $ ext{σ}_p^*$, est plus haute en énergie que l'orbitale atomique 1s, réduisant la densité électronique autour de l'atome d'hydrogène.</p> Signup and view all the answers

Comment les orbitales moléculaires résultent-elles du couplage entre des orbitales atomiques?

<p>Le couplage entre des orbitales atomiques s et p conduit à la formation d'orbitales moléculaires $ ext{σ}_p$ et $ ext{σ}_p^*$, qui présentent une symétrie distincte.</p> Signup and view all the answers

Quelle influence la proximité énergétique des orbitales a-t-elle sur leur densité électronique?

<p>Plus les orbitales sont proches en énergie, plus leur densité électronique sera concentrée au voisinage des atomes, comme observé pour $ ext{σ}_p$ et l'atome de fluor.</p> Signup and view all the answers

En quoi l'orbitale 2py du fluor influence-t-elle le couplage avec l'orbitale 1s de l'hydrogène?

<p>Le couplage entre l'orbitale 1s de l'hydrogène et l'orbitale 2py du fluor est également nul en raison des raisons de symétrie.</p> Signup and view all the answers

Quels types d'orbitales moléculaires sont formées par le couplage des orbitales 1s et 2pz?

<p>Le couplage des orbitales 1s et 2pz forme une orbitale moléculaire liante $ ext{σ}_p$ et une orbitale anti liante $ ext{σ}_p^*$.</p> Signup and view all the answers

Quelles implications la densité électronique a-t-elle sur les atomes d'hydrogène et de fluor?

<p>La densité électronique de l'orbitale moléculaire liante favorise l'atome de fluor, tandis que celle de l'orbitale anti liante réduit l'attraction autour de l'atome d'hydrogène.</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Orbitales moléculaires

Orbitales formées par le recouvrement d'orbitales atomiques de deux atomes.

Indice de liaison

Mesure de la force de liaison entre deux atomes dans une molécule.

Configuration électronique de He2+

La manière dont les électrons sont disposés dans les orbitales moléculaires de He2+ à l'état fondamental.

Molécule He2

Molécule diatomique d'Hélium, n'existe pas à l'état fondamental.

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Molécules diatomiques hétéronucléaires

Molécules diatomiques formées par deux atomes différents.

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Diagramme moléculaire de LiH

Représentation des orbitales moléculaires de LiH, montrant leur symétrie et leur dissymétrie.

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Électronégativité

Capacité d'un atome à attirer les électrons dans une liaison.

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Orbitale moléculaire liante

Orbitale moléculaire qui stabilise la liaison entre les atomes.

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Orbitales moléculaires antiliantes

Orbitales moléculaires ayant un plan nodal entre les noyaux atomiques, augmentant l'énergie du système.

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Couplage d'orbitales atomiques (s et p)

Combinaison d'orbitales atomiques pour former des orbitales moléculaires. Le couplage dépend de la symétrie des orbitales.

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Orbitale moléculaire p

Orbitale moléculaire liante résultant du couplage d'une orbitale atomique s et une orbitale atomique p le long de l'axe de liaison.

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Orbitale moléculaire p*

Orbitale moléculaire antiliante résultant du couplage d'une orbitale atomique s et une orbitale atomique p le long de l'axe de liaison.

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Couplage nul (orbitales 2px, 2py et 1s)

Le couplage entre l'orbitale 1s de l'hydrogène et les orbitales 2px et 2py du fluor est nul en raison de différences de symétrie.

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Densité électronique accrue au voisinage de l'atome

L'orbitale moléculaire liante concentre la densité électronique autour de l'atome le plus électronégatif.

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Symétrie des orbitales pour le couplage

L'efficacité du couplage entre orbitales atomiques dépend de leur symétrie respective.

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Recouvrement axial

Le type de recouvrement le plus efficace entre orbitales atomiques p, stabilisant les orbitales liantes et déstabilisant les orbitales anti-liantes.

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Orbitale moléculaire anti-liante

Orbitale moléculaire résultant du recouvrement en opposition de phase des orbitales atomiques, diminuant la densité électronique entre les noyaux.

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Recouvrement de 2pz

Les orbitales 2pz, alignées sur l'axe de liaison, se chevauchent pour former des orbitales moléculaires  et *.

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Recouvrement de 2px et 2py

L'interaction des orbitales 2px et 2py avec les autres orbitales d'un autre atome n'est pas expliquée dans ce passage.

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Symétrie des orbitales 2s

Les orbitales 2s, impliquant les orbitales atomiques 2s de deux atomes identiques, sont parfaitement symétriques.

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Indice de liaison partiel

Mesure de la force de liaison due à un ensemble d'orbitales moléculaires.

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Niveau s

Ensemble d'orbitales moléculaires formées par le recouvrement des orbitales atomiques 2s des atomes d'oxygène.

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Niveau p

Ensemble d'orbitales moléculaires formées par le recouvrement des orbitales atomiques 2p des atomes d'oxygène.

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Niveau 

Ensemble d'orbitales moléculaires formées par le recouvrement latéral des orbitales atomiques 2p des atomes d'oxygène.

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Comment déterminer la force de la liaison O2?

En additionnant les indices de liaison partiels pour chaque type d'orbitale moléculaire (s, p, ) et en analysant le nombre d'électrons non liants (dans les orbitales anti-liantes).

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Propriétés magnétiques de O2

Le dioxygène présente un comportement paramagnétique dû à la présence d'électrons célibataires dans les orbitales 𝜋*.

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Variation de la longueur de la liaison O2

L'ajout d'électrons dans les orbitales anti-liantes (*) diminue la force de la liaison, ce qui conduit à une augmentation de la longueur de la liaison.

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Quel est le lien entre l'indice de liaison et la force de la liaison?

Plus l'indice de liaison d'une liaison est grand, plus la liaison est forte. Inversement, plus l'indice de liaison est petit, plus la liaison est faible.

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Charge partielle

Une charge électrique positive ou négative, inférieure à la charge d'un électron, portée par un atome dans une liaison covalente.

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Moment dipolaire électrique

Un vecteur qui mesure la séparation des charges positives et négatives dans une liaison ou une molécule.

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Debye (D)

L'unité de mesure du moment dipolaire électrique, équivalente à 3,33564 × 10–30 C.m.

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Caractère ionique

La proportion d'ionicité dans une liaison covalente.

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Molécule apolaire

Une molécule dont le moment dipolaire électrique total est nul.

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Molécule polaire

Une molécule dont le moment dipolaire électrique total est non nul.

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Somme vectorielle des moments dipolaires

Sommation des moments dipolaires de toutes les liaisons polarisées dans une molécule, déterminant la polarité globale.

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BeH2 : molécule linéaire et apolaire

La molécule BeH2 est linéaire car l'atome de béryllium (Be) a deux liaisons avec des atomes d'hydrogène (H) disposés linéairement. Cette molécule est apolaire car les moments dipolaires des deux liaisons Be-H s'annulent.

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Liaison ionique

Liaison chimique résultant du transfert d'électrons de valence d'un atome à un autre, formant des ions positifs (cations) et négatifs (anions).

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Liaison covalente

Liaison chimique résultant du partage d'électrons de valence entre deux atomes, créant une liaison stable.

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Différence d'électronégativité (Δχ)

La différence d'électronégativité entre deux atomes liés, indiquant le caractère ionique ou covalent de la liaison.

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Liaison polarisée

Liaison covalente où les électrons sont inégalement partagés, créant des charges partielles positives et négatives sur les atomes.

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Charges partielles (+δ x e et -δ x e)

Charges positives et négatives, de même magnitude mais de signes opposés, présentes sur les atomes d'une liaison polarisée, dues au partage inégal d'électrons.

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Pourcentage d'ionicité (δ)

Mesure du caractère ionique d'une liaison, compris entre 0 et 1, indiquant la proportion de caractère ionique dans la liaison.

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Study Notes

Cours de Chimie : Structure et réactivité (Partie II : Molécules)

  • UE LU1Ci001 : Chimie : Structure et réactivité, Première année – Cycle d'intégration.
  • Partie II se concentre sur les molécules.
  • II.1. Structure électronique de la liaison chimique : Décrit les caractéristiques de la liaison covalente, les orbitales moléculaires et les diagrammes moléculaires de molécules diatomiques.
  • II.1.1. Quelques caractéristiques de la liaison covalente: Ordre de liaison, longueur de liaison, énergie de liaison.
  • II.1.2. Orbitales moléculaires: Diagrammes moléculaires de molécules diatomiques homonucléaires (H2, He2, entre autres) et hétéronucléaires (LiH, entre autre).
  • II.2. Structure spatiale des molécules : Étude des schémas de Lewis, de la valence, des règles du duet et de l'octet, les charges formelles et la mésomérie.
  • II.2.1. Schémas de Lewis : Valence des éléments, régles du duet et de l'octet, limites de la règle de l'octet (hypercoordination), charges réelles et formelles, la mésomérie.
  • II.2.1.1. Valence des éléments : Valence des atomes, règle du duet, règle de l'octet, limites de la règle de l'octet (hypercoordination), charges réelles, charges formelles.
  • II.2.2. Le modèle VSEPR : Principe, détermination de la géométrie d'une molécule, angles théoriques vs. angles réels, exemples.
  • II.2.3. La polarité des molécules : Moment dipolaire électrique (liaisons covalentes et molécules), présentation du modèle, hybridation sp³ de l'atome de carbone, hybridation sp² de l'atome de carbone et hybridation sp de l'atome de carbone.
  • II.2.4. Le modèle de l'hybridation des orbitales atomiques: Présentation du modèle, hybridation sp3, sp2, et sp de l'atome de carbone, correspondances hybridation-géométrie.
  • II.3. Forces intermoléculaires: Définitions (forces de Keesom, Debye, London, liaisons hydrogène ). 
  • II.3.1. Définitions: Forces de Keesom, forces de Debye, forces de London, liaisons hydrogène. Discussion sur l'énergie de ces forces.
  • II.3.2. Forces de Keesom: Interaction intermoléculaire entre dipôles permanents dans les molécules polaires.
  • II.3.3. Forces de Debye: Interaction entre un dipôle permanent et un dipôle induit dans une molécule apolaire.
  • II.3.4. Forces de London: Interactions dues à la nature probabiliste de la densité électronique.
  • II.3.5. Liaisons hydrogène: Interaction entre un atome d'hydrogène et un atome électronégatif (O, N, ou F).
  • II.3.6. Cas des molécules présentant des liaisons hydrogène: Exemples.
  • II.4. Stéréochimie : Formules brute, développée, semi-développée, topologique, isomérie de constitution, isomérie de position, isomérie de squelette, stéréoisomérie de conformations et de configuration.
  • II.4.1. Formules brute, développée, semi-développée, topologique: Définitions.
  • II.4.2. Isomérie de constitution: Définition, types (fonction, position, squelette).
  • II.4.3. Stéréoisomérie de conformation et configuration: Différence entre conformation et configuration. Rotation autour des liaisons simples.
  •  II.4.4. Représentation des molécules : Représentation de Cram et de Newman.
  • II.4.5. La chiralité: Définition.
  • II.4.5.1. Définition: Différence entre molécules chirales et achirales. Désignation avec les descripteurs (R) et (S).
  • II.4.5.2. Enantiomérie: Énantiomères dextrogyre et lévogyre, mélange racémique.
  • II.4.5.3. Chiralité centrée: Règles de Cahn-Ingold-Prelog, descripteurs (R) et (S), composés méso.
  • II.4.5.3.4. Diastéréoisomères (diastéréomères) : Définition des diastéréoisomères. 
  • II.4.5.3.5. Chiralité axiale et atropoisomérie: Définition.

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