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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 169 — #177
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POLARITÉ DES MOLÉCULES
Dans le cas du butadiène, on a d(C 1 C 2 ) = d(C 3 C 4 ) = 134 pm et d(C 2 C 3 ) = 146 pm. On
remarque que la liaison C
2 C
3 est de longueur intermédiaire entre celle d’une liaison -C–C=
simple (151 pm) et celle d’une liaison –C=C- double (133 pm, ce qui constitue un très faible
écart avec d(C 3 C 4 )). Pour cette molécule, les critères précédemment édictés montrent que la
structure à séparation de charges contribue faiblement à la description de la structure.
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FIGURE 3.32 – Deux formes mésomères du benzène.
Dans le cas du benzène, les deux formes mésomères sont équivalentes et on ne peut trancher
entre l’une ou l’autre. Les liaisons C–C sont toutes équivalentes, et expérimentalement on a
d(CC) = 139 pm (il faut toutefois modérer le raisonnement : alors que la mésomérie prédit
une structure carrée pour le cyclobuta-1,3-diène, l’expérience montre que la molécule est
rectangulaire, ce qui constitue un exemple de limite du modèle de la mésomérie).
Enfin, la mésomérie permet d’expliquer l’égalité des longueurs des liaisons CO de l’ion carbonate (figure 3.30 page 168) dans un environnement isotrope : les trois formes mésomères
sont symétriques ; elles représentent donc toutes la réalité de manière équivalente. Or chaque
atome d’oxygène est représenté à deux reprises par une liaison simple, et à une reprise par
une liaison double. Les trois liaisons CO sont donc identiques et présentent un caractère
intermédiaire entre une liaison simple et une liaison double.
4 Polarité des molécules
Les charges présentes dans les milieux matériels (protons localisés dans les noyaux des
atomes et électrons en périphérie des atomes) n’occupent pas les mêmes régions de l’espace. Cette distribution inhomogène des charges permet de rendre compte des interactions
entre deux molécules, ou entre un ion et une ou plusieurs molécules. Cela est essentiel pour
expliquer les forces intermoléculaires, la cohésion des phases liquides, certaines propriétés
des solvants et la solvatation des ions.
4.1 Notion de moment dipolaire électrostatique
Un dipôle électrostatique est constitué de deux charges électriques de signes opposés (+δ e
et −δ e, δ > 0 et e charge élémentaire) séparées d’une distance d = ||
− −− →
A − A + || (figure 3.33).
On associe à cet ensemble de charges le moment dipolaire, grandeur vectorielle définie par :
−
→ µ = δ e
− −− →
A − A +
dont la norme est :
169
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POLARITÉ DES MOLÉCULES
Dans le cas du butadiène, on a d(C 1 C 2 ) = d(C 3 C 4 ) = 134 pm et d(C 2 C 3 ) = 146 pm. On
remarque que la liaison C
2 C
3 est de longueur intermédiaire entre celle d’une liaison -C–C=
simple (151 pm) et celle d’une liaison –C=C- double (133 pm, ce qui constitue un très faible
écart avec d(C 3 C 4 )). Pour cette molécule, les critères précédemment édictés montrent que la
structure à séparation de charges contribue faiblement à la description de la structure.
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FIGURE 3.32 – Deux formes mésomères du benzène.
Dans le cas du benzène, les deux formes mésomères sont équivalentes et on ne peut trancher
entre l’une ou l’autre. Les liaisons C–C sont toutes équivalentes, et expérimentalement on a
d(CC) = 139 pm (il faut toutefois modérer le raisonnement : alors que la mésomérie prédit
une structure carrée pour le cyclobuta-1,3-diène, l’expérience montre que la molécule est
rectangulaire, ce qui constitue un exemple de limite du modèle de la mésomérie).
Enfin, la mésomérie permet d’expliquer l’égalité des longueurs des liaisons CO de l’ion carbonate (figure 3.30 page 168) dans un environnement isotrope : les trois formes mésomères
sont symétriques ; elles représentent donc toutes la réalité de manière équivalente. Or chaque
atome d’oxygène est représenté à deux reprises par une liaison simple, et à une reprise par
une liaison double. Les trois liaisons CO sont donc identiques et présentent un caractère
intermédiaire entre une liaison simple et une liaison double.
4 Polarité des molécules
Les charges présentes dans les milieux matériels (protons localisés dans les noyaux des
atomes et électrons en périphérie des atomes) n’occupent pas les mêmes régions de l’espace. Cette distribution inhomogène des charges permet de rendre compte des interactions
entre deux molécules, ou entre un ion et une ou plusieurs molécules. Cela est essentiel pour
expliquer les forces intermoléculaires, la cohésion des phases liquides, certaines propriétés
des solvants et la solvatation des ions.
4.1 Notion de moment dipolaire électrostatique
Un dipôle électrostatique est constitué de deux charges électriques de signes opposés (+δ e
et −δ e, δ > 0 et e charge élémentaire) séparées d’une distance d = ||
− −− →
A − A + || (figure 3.33).
On associe à cet ensemble de charges le moment dipolaire, grandeur vectorielle définie par :
−
→ µ = δ e
− −− →
A − A +
dont la norme est :
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