27.2. Liaison chimique et molécules
e) Liaison ionique
La liaison ionique intervient dans la plupart des molécules inorganiques. La liaison
ionique est impossible entre deux atomes identiques.
KCl est un exemple de molécule à liaison organique. L’énergie du système par rapport
aux deux atomes éloignés est la somme :
énergie d’ionisation de K + affinité électronique de Cl + énergie coulombienne attractive entre les ions K
+ et Cl
– + énergie répulsive de Pauli s’opposant à l’interpénétration
des orbitales électroniques.
La distance entre les deux ions est celle pour laquelle l’énergie du système est
minimale ; l’énergie coulombienne est prépondérante dans l’énergie à l’équilibre.
f) Liaison covalente
Le rayon covalent est définit comme la moitié de la distance entre deux atomes dans
une liaison covalente (au sein d’une molécule ou d’un cristal). La distance entre deux
atomes différents d’une molécule est voisine de la somme des rayons covalents des deux
atomes, au moins s’il n’y a pas un trop grand écart d’électronégativité entre les atomes.
La liaison covalente intervient dans les molécules organiques et dans certaines molécules inorganiques
g) Caractère partiellement ionique d’une liaison
Une liaison est rarement purement ionique. Le degré de caractère ionique d’une liaison peut être évalué en comparant le moment dipolaire expérimental p exp au moment
dipolaire calculé à partir de la longueur d de la liaison en supposant la liaison totalement ionique (p 100 % = e · d). Les moments dipolaires sont souvent exprimés en debyes
(1 D ≈ 3,34 C · m). Pour HCl :
p exp / p 100% ≈ (1,03 D) / (6,096 D) ≈ 0,17 = 17 %.
Le vecteur moment dipolaire #– p a même direction et sens que le vecteur allant de
l’atome le plus électronégatif à l’atome le moins électronégatif.
Si les électronégativités des deux atomes sont proches, la liaison est covalente ; si
elles sont très différentes, la liaison est ionique.
27.2.2 Liaison chimique covalente en mécanique quantique
Une molécule est formée d’atomes liés et disposés l’un par rapport à l’autre selon une
géométrie définie, de telle sorte que l’énergie de la molécule est inférieure à la somme
des énergies des atomes isolés et minimale. La molécule est constituée d’électrons
atomiques plus ou moins mis en commun et de noyaux ; les contributions à l’énergie
sont les énergies potentielles (électrons-noyaux, électrons-électrons, noyaux-noyaux)
et les énergies cinétiques.
L’approximation de Born-Oppenheimer (1927) consiste à chercher la distribution
des électrons et l’énergie du système pour chaque position fixée des noyaux, puis à
déterminer la position des noyaux qui minimise l’énergie. En raison de leur masse faible
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
545
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 545 — #555
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e) Liaison ionique
La liaison ionique intervient dans la plupart des molécules inorganiques. La liaison
ionique est impossible entre deux atomes identiques.
KCl est un exemple de molécule à liaison organique. L’énergie du système par rapport
aux deux atomes éloignés est la somme :
énergie d’ionisation de K + affinité électronique de Cl + énergie coulombienne attractive entre les ions K
+ et Cl
– + énergie répulsive de Pauli s’opposant à l’interpénétration
des orbitales électroniques.
La distance entre les deux ions est celle pour laquelle l’énergie du système est
minimale ; l’énergie coulombienne est prépondérante dans l’énergie à l’équilibre.
f) Liaison covalente
Le rayon covalent est définit comme la moitié de la distance entre deux atomes dans
une liaison covalente (au sein d’une molécule ou d’un cristal). La distance entre deux
atomes différents d’une molécule est voisine de la somme des rayons covalents des deux
atomes, au moins s’il n’y a pas un trop grand écart d’électronégativité entre les atomes.
La liaison covalente intervient dans les molécules organiques et dans certaines molécules inorganiques
g) Caractère partiellement ionique d’une liaison
Une liaison est rarement purement ionique. Le degré de caractère ionique d’une liaison peut être évalué en comparant le moment dipolaire expérimental p exp au moment
dipolaire calculé à partir de la longueur d de la liaison en supposant la liaison totalement ionique (p 100 % = e · d). Les moments dipolaires sont souvent exprimés en debyes
(1 D ≈ 3,34 C · m). Pour HCl :
p exp / p 100% ≈ (1,03 D) / (6,096 D) ≈ 0,17 = 17 %.
Le vecteur moment dipolaire #– p a même direction et sens que le vecteur allant de
l’atome le plus électronégatif à l’atome le moins électronégatif.
Si les électronégativités des deux atomes sont proches, la liaison est covalente ; si
elles sont très différentes, la liaison est ionique.
27.2.2 Liaison chimique covalente en mécanique quantique
Une molécule est formée d’atomes liés et disposés l’un par rapport à l’autre selon une
géométrie définie, de telle sorte que l’énergie de la molécule est inférieure à la somme
des énergies des atomes isolés et minimale. La molécule est constituée d’électrons
atomiques plus ou moins mis en commun et de noyaux ; les contributions à l’énergie
sont les énergies potentielles (électrons-noyaux, électrons-électrons, noyaux-noyaux)
et les énergies cinétiques.
L’approximation de Born-Oppenheimer (1927) consiste à chercher la distribution
des électrons et l’énergie du système pour chaque position fixée des noyaux, puis à
déterminer la position des noyaux qui minimise l’énergie. En raison de leur masse faible
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