150 Chimie pour les étudiants en médecine ...
La structure cyclique plane
du benzène est due
·
à l'intervention des orbitales
hybridées de ses carbones.
bone-carbone du benzène présentent toutes la même longueur. Or, la
figure 10.1 laisse entrevoir une alternance de liaisons carbone-carbone
simples (plus longues) et doubles (plus courtes). La longueur des liaisons
carbone-carbone du benzène est plus courte que celle d'une liaison
simple et plus longue que celle d'une liaison double. Ces liaisons, dans
le benzène, présentent donc un comportement intermédiaire.
Figure 10.1 La fo rmule de structure du benzène.
H H
\/
H "-. /
C � / H
c
c
: / 1
Il
"'-c
c
H /
� / '--- H
c
/\
H H
Figure 10.2 La fo rmule de structure du cyclohexène.
La chaleur d'hydrogénation du benzène, avec les trois doubles
liaisons que sa formule laisse entrevoir, peut être comparée à celle du
cyclohexène, dont la formule C6H 1 0 (figure 10.2) montre qu'il n'y a qu'une
seule double liaison. La chaleur d'hydrogénation du cyclohexène vaut
-122 kJ mol- 1 , alors que celle du benzène n'atteint que -205 kJ mol- 1 ,
ce qui est bien moindre par rapport à - 366 kJ mol- 1 (3 x 122), valeur
à laquelle on devrait s'attendre en assimilant le benzène à un cyclohexatriène avec trois doubles liaisons. Ces expériences confirment que le
benzène n'est pas un composé comparable à un triène ordinaire.
En vue de comprendre les propriétés qui viennent juste d'être
exposées, il est indispensable d'examiner la structure électronique de
ce composé. La configuration électronique de l'atome de carbone
(figure 10.3) est modifiée lors de la formation du benzène. Trois, parmi
les quatre électrons, se réorganisent en se distribuant chacun dans trois
orbitales hybrides sp 2 de plus haute énergie. L'électron restant, n'ayant
pas participé à l'hybridation, se retrouve dans l'orbitale 2pz (figure 10.4).
La disposition spatiale des orbitales pour des atomes de carbone modifiés de la sorte est présentée dans la figure 10.5. Pour former la molécule
de benzène, les six atomes de carbone s'unissent l'un à l'autre - et avec,
chaque fois, un atome d'hydrogène - par l'entremise de liaisons a au
départ d'orbitales hybrides (figure 10.6). Quant aux six électrons situés
La structure cyclique plane
du benzène est due
·
à l'intervention des orbitales
hybridées de ses carbones.
bone-carbone du benzène présentent toutes la même longueur. Or, la
figure 10.1 laisse entrevoir une alternance de liaisons carbone-carbone
simples (plus longues) et doubles (plus courtes). La longueur des liaisons
carbone-carbone du benzène est plus courte que celle d'une liaison
simple et plus longue que celle d'une liaison double. Ces liaisons, dans
le benzène, présentent donc un comportement intermédiaire.
Figure 10.1 La fo rmule de structure du benzène.
H H
\/
H "-. /
C � / H
c
c
: / 1
Il
"'-c
c
H /
� / '--- H
c
/\
H H
Figure 10.2 La fo rmule de structure du cyclohexène.
La chaleur d'hydrogénation du benzène, avec les trois doubles
liaisons que sa formule laisse entrevoir, peut être comparée à celle du
cyclohexène, dont la formule C6H 1 0 (figure 10.2) montre qu'il n'y a qu'une
seule double liaison. La chaleur d'hydrogénation du cyclohexène vaut
-122 kJ mol- 1 , alors que celle du benzène n'atteint que -205 kJ mol- 1 ,
ce qui est bien moindre par rapport à - 366 kJ mol- 1 (3 x 122), valeur
à laquelle on devrait s'attendre en assimilant le benzène à un cyclohexatriène avec trois doubles liaisons. Ces expériences confirment que le
benzène n'est pas un composé comparable à un triène ordinaire.
En vue de comprendre les propriétés qui viennent juste d'être
exposées, il est indispensable d'examiner la structure électronique de
ce composé. La configuration électronique de l'atome de carbone
(figure 10.3) est modifiée lors de la formation du benzène. Trois, parmi
les quatre électrons, se réorganisent en se distribuant chacun dans trois
orbitales hybrides sp 2 de plus haute énergie. L'électron restant, n'ayant
pas participé à l'hybridation, se retrouve dans l'orbitale 2pz (figure 10.4).
La disposition spatiale des orbitales pour des atomes de carbone modifiés de la sorte est présentée dans la figure 10.5. Pour former la molécule
de benzène, les six atomes de carbone s'unissent l'un à l'autre - et avec,
chaque fois, un atome d'hydrogène - par l'entremise de liaisons a au
départ d'orbitales hybrides (figure 10.6). Quant aux six électrons situés