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5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
δ ϭ (6,1 10 –20 ) / (1,60 10 –19 ) ϭ 0,38
H et F portent donc respectivement de charges ϩ 0,38 et – 0,38 (en unité électronique). Cette
valeur donne une mesure de l’ionicité de la liaison : si elle était totalement ionique ces charges
seraient ϩ 1 et – 1 ; l’ionicité vaut donc 0,38 : 1 ϭ 0,38 (ou 38 %).
■ On définit aussi l’ionicité comme le rapport du moment réel au moment fictif correspondant à une structure ionique. Comment feriez-vous ce calcul ?
Si HF avait une structure ionique H ϩ F – , chaque ion porterait une charge égale à ϩ 1 ou – 1 (en
unité électronique), soit 1,60.10 –19 coulomb. En admettant que la distance entre les deux ions
soit toujours 1,0.10 –10 m, le moment dipolaire vaudrait
ϭ Q.d ϭ 1,60.10 –19 ϫ 1,0.10 –10 ϭ 1,6.10 –29 C.m
ou encore
ϭ 1,6.10 –29 / 3,33.10 –30 ϭ 4,8 D.
D’où l’ionicité : 1,82 / 4,8 ϭ 0,38.
Exercice 5.12
BrF a un moment dipolaire égal à 1,3 D.
a) Quel est le sens de la polarisation de cette molécule ?
b) Quelle est la valeur des charges partielles portées par les deux atomes ?
c) Quel moment dipolaire peut-on attribuer par le calcul à BrF 3 et à BrF 5 ?
Quelles hypothèses doit-on faire pour effectuer ce calcul ?
a) C’est une question de différence d’électronégativité : mais est-il vraiment nécessaire de
rechercher la valeur de celles de Br et de F ?
b) Puisque ϭ Q.d, il faut connaître la longueur de la liaison Br–F ; quelles données non
incluses dans l’énoncé sont nécessaires ? Il vous faudra aussi connaître la relation entre le debye,
le coulomb et le mètre [Ex. 5.11].
c) La réponse est fondée sur la géométrie de ces deux composés, qu’il faut donc d’abord établir
[Ex. 4.9] ; ensuite ce sera peut-être plus simple que vous ne le pensez…
Solution
a) Le fluor est le plus électronégatif de tous les éléments ; il est donc, entre autres, plus électronégatif que le brome et attire plus fortement les électrons que lui. La polarisation de la molécule
se traduit par l’un ou l’autre de ces deux schémas :
b) La longueur de la liaison (distance entre les deux atomes) est égale à la somme des rayons de
covalence de Br (0,114 nm) et de F (0,064 nm) :
d ϭ 0,114 ϩ 0,064 ϭ 0,178 nm
Un calcul effectué comme dans l’exercice 5.11 conduit à la valeur 0,15 (en unité électronique)
pour la valeur absolue des charges ␦.
c) BrF 3 est une molécule du type AX 3 E 2 (voir sa formule de Lewis plus haut). Sa géométrie est
donc celle d’une molécule « en T » (bipyramide trigonale, dont les deux doublets libres occupent deux des positions équatoriales).
Dans BrF 5 , du type AX 5 E, les cinq fluors occupent cinq des sommets d’un octaèdre, le doublet
libre occupant le sixième.
ou
Br—F
Br—F
ϩ
␦ϩ ␦Ϫ
5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
δ ϭ (6,1 10 –20 ) / (1,60 10 –19 ) ϭ 0,38
H et F portent donc respectivement de charges ϩ 0,38 et – 0,38 (en unité électronique). Cette
valeur donne une mesure de l’ionicité de la liaison : si elle était totalement ionique ces charges
seraient ϩ 1 et – 1 ; l’ionicité vaut donc 0,38 : 1 ϭ 0,38 (ou 38 %).
■ On définit aussi l’ionicité comme le rapport du moment réel au moment fictif correspondant à une structure ionique. Comment feriez-vous ce calcul ?
Si HF avait une structure ionique H ϩ F – , chaque ion porterait une charge égale à ϩ 1 ou – 1 (en
unité électronique), soit 1,60.10 –19 coulomb. En admettant que la distance entre les deux ions
soit toujours 1,0.10 –10 m, le moment dipolaire vaudrait
ϭ Q.d ϭ 1,60.10 –19 ϫ 1,0.10 –10 ϭ 1,6.10 –29 C.m
ou encore
ϭ 1,6.10 –29 / 3,33.10 –30 ϭ 4,8 D.
D’où l’ionicité : 1,82 / 4,8 ϭ 0,38.
Exercice 5.12
BrF a un moment dipolaire égal à 1,3 D.
a) Quel est le sens de la polarisation de cette molécule ?
b) Quelle est la valeur des charges partielles portées par les deux atomes ?
c) Quel moment dipolaire peut-on attribuer par le calcul à BrF 3 et à BrF 5 ?
Quelles hypothèses doit-on faire pour effectuer ce calcul ?
a) C’est une question de différence d’électronégativité : mais est-il vraiment nécessaire de
rechercher la valeur de celles de Br et de F ?
b) Puisque ϭ Q.d, il faut connaître la longueur de la liaison Br–F ; quelles données non
incluses dans l’énoncé sont nécessaires ? Il vous faudra aussi connaître la relation entre le debye,
le coulomb et le mètre [Ex. 5.11].
c) La réponse est fondée sur la géométrie de ces deux composés, qu’il faut donc d’abord établir
[Ex. 4.9] ; ensuite ce sera peut-être plus simple que vous ne le pensez…
Solution
a) Le fluor est le plus électronégatif de tous les éléments ; il est donc, entre autres, plus électronégatif que le brome et attire plus fortement les électrons que lui. La polarisation de la molécule
se traduit par l’un ou l’autre de ces deux schémas :
b) La longueur de la liaison (distance entre les deux atomes) est égale à la somme des rayons de
covalence de Br (0,114 nm) et de F (0,064 nm) :
d ϭ 0,114 ϩ 0,064 ϭ 0,178 nm
Un calcul effectué comme dans l’exercice 5.11 conduit à la valeur 0,15 (en unité électronique)
pour la valeur absolue des charges ␦.
c) BrF 3 est une molécule du type AX 3 E 2 (voir sa formule de Lewis plus haut). Sa géométrie est
donc celle d’une molécule « en T » (bipyramide trigonale, dont les deux doublets libres occupent deux des positions équatoriales).
Dans BrF 5 , du type AX 5 E, les cinq fluors occupent cinq des sommets d’un octaèdre, le doublet
libre occupant le sixième.
ou
Br—F
Br—F
ϩ
␦ϩ ␦Ϫ