LA LIAISON CHIMIQUE 1 INTRODUCTION Dans la nature

LA LIAISON CHIMIQUE 1) INTRODUCTION Dans la nature, les atomes se rencontrent très rarement isolés : ils tendent à se regrouper. Tout système tend à évoluer vers l ’état pour lequel son énergie est minimale

2 ) LES DIFFÉRENTES INTERACTIONS 2. 1 ) Interactions faibles. Ce sont des forces qui se manifestent entre molécules : forces intermoléculaires. elles sont responsables de la cohésion des liquides et des solides. Plus les interactions qui retiennent les entités (atomes ou molécules) les unes aux autres dans l ’état liquide sont fortes, plus l ’énergie nécessaire pour les vaincre est grande et plus la température d ’ébullition est élevée. état liquide état gazeux Forces de Van Der Waals.

Liaison hydrogène. Elle résulte de l ’interaction entre un atome d ’hydrogène lié à un atome A très électronégatif ( F, O, N) et un second atome B.

2. 1 ) Interactions fortes. Liaison ionique Liaison métallique Liaison covalente

3 ) LA LIAISON COVALENTE. MODÈLE DE LEWIS. 3. 1 ) Formation d ’une liaison covalente. C ’est G. Lewis qui en 1916 imagina le concept de liaison covalente pour expliquer l ’existence de composés tels que H 2 O, PCl 3 , PCl 5. Une liaison covalente résulte de la mise en commun d ’un doublet ( ou paire ) d ’électrons entre deux atomes voisins. La formation d ’une liaison covalente peut se faire de deux manières . Covalence proprement dite. A + B A B ou Covalence par coordination A + B A B ou A B

Dans une liaison covalente, les doublets d ’électrons qui associent deux atomes résultent de la mise en commun d ’électrons de valence pouvant provenir des deux atomes ou d ’un seul. 3. 2 ) Règle de l ’octet : règle des dix-huit électrons En mettant en commun des doublets d ’électrons, les atomes tendent à acquérir la configuration électronique externe particulièrement stable du gaz noble voisin. 1 s 2 pour l ’hélium ns 2 np 6 pour les gaz nobles deuxième et troisième périodes ( Ne, Ar) (n-1)d 10 ns 2 np 6 pour les gaz nobles des quatrième et cinquième périodes (Kr, Xe) exemple : NH 3 doublets liants H N H H doublet non liant

3. 3 ) Données expérimentales : constantes de forces Les radiations appartenant au domaine de l ’infrarouge provoquent des déformations de liaison. O H H Vibration de valence symétrique : 3655 cm-1 O H H Vibration de valence antisymétrique : 3756 cm-1 O H H flexion : 1595 cm-1

A B fréquence propre : µ : masse réduite : k : constante de force en N. m-1 Application : les fréquences des vibrations de valence des liaisons , C O C O sont respectivement égales à 1050 cm-1, 1720 cm-1 et 2150 cm-1. Calculer la constante de force de chacune de ces liaisons

3. 4 ) Représentation de Lewis des édifices covalents Objectif : préciser le rôle de tous les électrons des couches externes de tous les atomes du composé ( doublets liants, non-liants ou libres, électrons célibataires, orbitales vacantes. point de départ : configuration électronique de valence des atomes qui constituent le composé exemple 1 : sulfure d ’hydrogène : H 2 S configuration électronique S [Ne] 3 s 2 3 p 4 H 1 s 1 H S H

exemple 2 : acide hypochloreux Cl. OH : l ’atome d ’oxygène est l ’atome central. configuration électronique Cl [Ne] 3 s 2 3 p 5 O [He] 2 s 2 2 p 4 H 1 s 1 Cl 0 H

exemple 3 : ion oxonium H 3 O+ configuration électronique O [He] 2 s 2 2 p 4 H 1 s 1 H+ H 0 H H H + H autre possibilité O+ H H H

Etats de valence : Représentation de Lewis de la molécule de méthane CH 4 configuration électronique [He] 2 s 2 2 p 2 C H H C La configuration 1 s 2 2 p 2 est celle de l ’état fondamental : la configuration 1 s 2 2 s 1 2 p 3 correspond à un autre état de valence du carbone. Le passage d ’un électron de l ’orbitale 2 s à l ’orbitale 2 p est endothermique ( + 22, 9 k. J. mol-1) La formation des deux liaisons C-H diminue l ’énergie du système de 41, 6 k. J. mol-1.

exemple 2 : écrire les représentations de Lewis de PCl 3 et PCl 5 PCl 3 P configuration électronique [Ne] 3 s 2 3 p 3 Cl [Ne] 3 s 2 3 p 5 Cl P Cl Cl PCl 5 P 5 Cl ?

P 3 s 3 p 3 d 5 Cl Cl Cl P Cl Cl Cl L ’utilisation d ’orbitales d n ’est pas possible que pour des éléments appartenant aux deux premières périodes.

3. 5 ) Électrons non localisés ; mésomérie Ecrire la représentation de Lewis de N 2 O autre possibilité configuration électronique N [He] 2 s 2 2 p 3 0 [He] 2 s 2 2 p 4 formation des liaisons en commençant par les deux atomes d ’azote. formation des liaisons en commençant par l ’atome d ’oxygène. liaison avec O ? N N + O - - N + N O

N N O Ces deux représentations ne diffèrent que par la position de deux des doublets Ces représentations sont des formules limites ou formes mésomères ou structures de résonance. La configuration électronique réelle est un « mélange » ou « moyenne » de ces différentes formules. Représentation N N O ou N N O électrons non localisés ou délocalisés