Les sous-sections suivantes traitent des trois types principaux d’hybridation des orbitales atomiques en chimie organique. Elles abordent d’abord l’hybridation des orbitales
atomiques du carbone, puis quelques exemples concernant d’autres éléments
4
.
1.8.1 Hybridation de type sp
3
Le cas du CH 4 décrit plus haut est un exemple parfait d’hybridation de type sp
3
. Pour
que le méthane possède quatre liaisons covalentes identiques, selon les résultats
expérimentaux, les quatre orbitales, dans lesquelles les quatre électrons de valence du
carbone se trouvent, doivent être équivalentes. Ainsi, les quatre orbitales atomiques 2s,
2p x , 2p y et 2p z subissent l’hybridation, ce qui mène à la formation de quatre orbitales
hybrides sp
3 . Le symbole « sp
3 » provient du nombre d’orbitales atomiques de chaque
type impliqué dans l’hybridation : une seule orbitale s et trois orbitales p se combinent
pour donner quatre orbitales hybrides sp
3 (voir la ?gure 1.19). La notation sp
3 précise que
les orbitales hybridées sp
3 sont constituées d’un quart de caractère s et de trois quarts de
caractère p. Ainsi, leur forme est plus arrondie qu’une orbitale p, mais moins sphérique
qu’une orbitale s… C’est un hybride !
Figure 1.19 Formation des orbitales hybrides sp
3 pour l’atome de carbone
A?n d’alléger les dessins des orbitales hybrides, le petit lobe qui résulte de l’hybridation est rarement illustré ; seul le gros lobe est représenté. De plus, selon la théorie RPEV qui stipule que les nuages électroniques doivent être placés dans l’espace le
plus loin possible les uns des autres pour minimiser la répulsion, les quatre orbitales
hy brides sp
3 (quatre paquets d’électrons de valence) adoptent une géométrie tétraédrique avec un angle de 109,5° entre chacune d’elles. Les liaisons C H de la molécule
de CH 4 correspondent au recouvrement des orbitales hybrides sp
3 du carbone et des orbitales 1s des quatre atomes d’hydrogène. La molécule de méthane porte donc quatre liaisons
covalentes identiques de type (sp
3
–s), ce qui peut aussi s’écrire (s–sp
3
). Le recouvrement
Seules les orbitales atomiques
renfermant les électrons de
valence peuvent s’hybrider.
REMARQUE
22
Chapitre 1 Notions fondamentales
atomiques du carbone, puis quelques exemples concernant d’autres éléments
4
.
1.8.1 Hybridation de type sp
3
Le cas du CH 4 décrit plus haut est un exemple parfait d’hybridation de type sp
3
. Pour
que le méthane possède quatre liaisons covalentes identiques, selon les résultats
expérimentaux, les quatre orbitales, dans lesquelles les quatre électrons de valence du
carbone se trouvent, doivent être équivalentes. Ainsi, les quatre orbitales atomiques 2s,
2p x , 2p y et 2p z subissent l’hybridation, ce qui mène à la formation de quatre orbitales
hybrides sp
3 . Le symbole « sp
3 » provient du nombre d’orbitales atomiques de chaque
type impliqué dans l’hybridation : une seule orbitale s et trois orbitales p se combinent
pour donner quatre orbitales hybrides sp
3 (voir la ?gure 1.19). La notation sp
3 précise que
les orbitales hybridées sp
3 sont constituées d’un quart de caractère s et de trois quarts de
caractère p. Ainsi, leur forme est plus arrondie qu’une orbitale p, mais moins sphérique
qu’une orbitale s… C’est un hybride !
Figure 1.19 Formation des orbitales hybrides sp
3 pour l’atome de carbone
A?n d’alléger les dessins des orbitales hybrides, le petit lobe qui résulte de l’hybridation est rarement illustré ; seul le gros lobe est représenté. De plus, selon la théorie RPEV qui stipule que les nuages électroniques doivent être placés dans l’espace le
plus loin possible les uns des autres pour minimiser la répulsion, les quatre orbitales
hy brides sp
3 (quatre paquets d’électrons de valence) adoptent une géométrie tétraédrique avec un angle de 109,5° entre chacune d’elles. Les liaisons C H de la molécule
de CH 4 correspondent au recouvrement des orbitales hybrides sp
3 du carbone et des orbitales 1s des quatre atomes d’hydrogène. La molécule de méthane porte donc quatre liaisons
covalentes identiques de type (sp
3
–s), ce qui peut aussi s’écrire (s–sp
3
). Le recouvrement
Seules les orbitales atomiques
renfermant les électrons de
valence peuvent s’hybrider.
REMARQUE
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Chapitre 1 Notions fondamentales