56
5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
Solution
La molécule est tétraédrique, comme l’est également CCl 4 . Dans cette dernière molécule, on
peut considérer que le moment dipolaire global (nul) est la somme de celui d’une des liaisons et
de la résultante de ceux des trois autres.
Cela montre que la somme des moments des trois liaisons C–Cl, orientées vers trois des
sommets du tétraèdre, est égale et opposée au moment de la quatrième, orientée vers le
quatrième sommet du tétraèdre. Autrement dit, la somme des moments de trois liaisons identiques orientées vers trois des sommets d’un tétraèdre est égale au moment de chacune d’elles (on
peut le vérifier, sachant que l’angle de chacune de ces trois liaisons avec l’axe de la quatrième est
70,5 ° ; en effet cos 70,5 ° ϭ 0,33, de sorte que 3 (.cos 70,5 °) ϭ ). Revenons maintenant au
cas de CHCl 3 …
Le moment du groupe CCl 3 est donc égal à celui d’une liaison C–Cl (1,5 D), et il est porté par la
même droite que la liaison C–H. Compte tenu du sens des différences d’électronégativités, il
s’additionne à celui de la liaison C–H :
molécule ϭ 0,4 ϩ 1,5 ϭ 1,9 D
Exercice 5.15 Stéréoisomérie – Moment dipolaire
Le composé AsBr 2 Cl 3 peut exister sous trois formes stéréoisomères.
1) Dessinez-les : quelle est a priori la plus stable ?
2) Calculez le moment dipolaire moléculaire de chaque stéréoisomère.
( As–Br ϭ 1,3 D ; As–Cl ϭ 1,6 D).
Solution
La raison qui peut rendre ces molécules plus ou moins stables est que Br est plus volumineux
que Cl, et que certaines positions lui sont plus confortables. Lesquelles ?
C’est autour des positions équatoriales que la situation est la moins répulsive (c’est la raison
pour laquelle les doublets libres, quand l’atome central en comporte, s’y placent préférentiellement). Le stéréoisomère (I) est donc le plus stable.
Pour (I), le calcul se limite à composer les moments des trois liaisons équatoriales, puisque ceux
des deux liaisons axiales s’annulent. La résultante des deux moments des deux liaisons As–Br
est orientée selon la bissectrice de l’angle qu’elles forment ; elle vaut 2 (1,3.cos 60 °) ϭ 1,3 D.
Cette résultante est colinéaire et opposée au moment de la liaison As–Cl, de sorte que le moment
résultant est égal à 1,6 – 1,3 ϭ 0,3 D, orienté de As (␦ϩ) vers Cl (␦–).
Cl
Ϫ
Cl
→
→
Cl
(I)
Br
As
Cl
Br
Cl
Cl
(II)
Cl
As
Br
Cl
Cl
Br
(III)
Cl
As
Cl
Br
Cl
Br
5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
Solution
La molécule est tétraédrique, comme l’est également CCl 4 . Dans cette dernière molécule, on
peut considérer que le moment dipolaire global (nul) est la somme de celui d’une des liaisons et
de la résultante de ceux des trois autres.
Cela montre que la somme des moments des trois liaisons C–Cl, orientées vers trois des
sommets du tétraèdre, est égale et opposée au moment de la quatrième, orientée vers le
quatrième sommet du tétraèdre. Autrement dit, la somme des moments de trois liaisons identiques orientées vers trois des sommets d’un tétraèdre est égale au moment de chacune d’elles (on
peut le vérifier, sachant que l’angle de chacune de ces trois liaisons avec l’axe de la quatrième est
70,5 ° ; en effet cos 70,5 ° ϭ 0,33, de sorte que 3 (.cos 70,5 °) ϭ ). Revenons maintenant au
cas de CHCl 3 …
Le moment du groupe CCl 3 est donc égal à celui d’une liaison C–Cl (1,5 D), et il est porté par la
même droite que la liaison C–H. Compte tenu du sens des différences d’électronégativités, il
s’additionne à celui de la liaison C–H :
molécule ϭ 0,4 ϩ 1,5 ϭ 1,9 D
Exercice 5.15 Stéréoisomérie – Moment dipolaire
Le composé AsBr 2 Cl 3 peut exister sous trois formes stéréoisomères.
1) Dessinez-les : quelle est a priori la plus stable ?
2) Calculez le moment dipolaire moléculaire de chaque stéréoisomère.
( As–Br ϭ 1,3 D ; As–Cl ϭ 1,6 D).
Solution
La raison qui peut rendre ces molécules plus ou moins stables est que Br est plus volumineux
que Cl, et que certaines positions lui sont plus confortables. Lesquelles ?
C’est autour des positions équatoriales que la situation est la moins répulsive (c’est la raison
pour laquelle les doublets libres, quand l’atome central en comporte, s’y placent préférentiellement). Le stéréoisomère (I) est donc le plus stable.
Pour (I), le calcul se limite à composer les moments des trois liaisons équatoriales, puisque ceux
des deux liaisons axiales s’annulent. La résultante des deux moments des deux liaisons As–Br
est orientée selon la bissectrice de l’angle qu’elles forment ; elle vaut 2 (1,3.cos 60 °) ϭ 1,3 D.
Cette résultante est colinéaire et opposée au moment de la liaison As–Cl, de sorte que le moment
résultant est égal à 1,6 – 1,3 ϭ 0,3 D, orienté de As (␦ϩ) vers Cl (␦–).
Cl
Ϫ
Cl
→
→
Cl
(I)
Br
As
Cl
Br
Cl
Cl
(II)
Cl
As
Br
Cl
Cl
Br
(III)
Cl
As
Cl
Br
Cl
Br