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7 Orbitalesmoléculaires
Mots clés
Hybridation des orbitales, liaisons s, liaisons p, mésomérie, délocalisation, conjugaison
1. OBJECTIFS
L’établissement des liaisons covalentes du carbone (et de même O, N, S et P) présuppose
l’hybridation des orbitales des électrons de valence. Les différents modes d’hybridation
sous-tendent la géométrie des molécules organiques.
2. LA MOLÉCULE DE DIHYDROGÈNE
L’unique électron de l’atome d’hydrogène (1s 1 ) est contenu à 95 % dans une orbitale
sphérique dont le rayon de 0,053 nm est assimilé au rayon de l’atome d’hydrogène. La
liaison entre deux atomes d’hydrogène se décrit par le recouvrement des deux orbitales
atomiques. L’orbitale moléculaire qui en résulte présente une symétrie axiale, et englobe
les deux noyaux, distants de 0,074 nm :
H
H
H 2
+
s
Les orbitales moléculaires de symétrie axiale sont appelées orbitales s (lettre grecque
sigma) et les liaisons correspondantes, liaisons s.
3. LA MOLÉCULE DE MÉTHANE
Le méthane, CH 4, peut se représenter sous la forme d’un tétraèdre régulier dont les quatre sommets sont occupés par les noyaux d’hydrogène et le
centre par le noyau du carbone ; les liaisons C–H font entre elles un angle
proche de 109,5° (plus précisément 109° 28’).
Cette géométrie est incompatible avec les quatre orbitales du carbone
normalement disponibles : 2s, 2p x , 2p y et 2p z . On imagine que ces quatre
orbitales atomiques se combinent pour donner quatre orbitales hybrides sp 3 dont les axes
de symétrie respectifs font, deux à deux, des angles de 109,5°.
+
+
+
p z
sp 3
p y
p x
s
9782100724185-Livre.indb 14
20/05/15 19:10
7 Orbitalesmoléculaires
Mots clés
Hybridation des orbitales, liaisons s, liaisons p, mésomérie, délocalisation, conjugaison
1. OBJECTIFS
L’établissement des liaisons covalentes du carbone (et de même O, N, S et P) présuppose
l’hybridation des orbitales des électrons de valence. Les différents modes d’hybridation
sous-tendent la géométrie des molécules organiques.
2. LA MOLÉCULE DE DIHYDROGÈNE
L’unique électron de l’atome d’hydrogène (1s 1 ) est contenu à 95 % dans une orbitale
sphérique dont le rayon de 0,053 nm est assimilé au rayon de l’atome d’hydrogène. La
liaison entre deux atomes d’hydrogène se décrit par le recouvrement des deux orbitales
atomiques. L’orbitale moléculaire qui en résulte présente une symétrie axiale, et englobe
les deux noyaux, distants de 0,074 nm :
H
H
H 2
+
s
Les orbitales moléculaires de symétrie axiale sont appelées orbitales s (lettre grecque
sigma) et les liaisons correspondantes, liaisons s.
3. LA MOLÉCULE DE MÉTHANE
Le méthane, CH 4, peut se représenter sous la forme d’un tétraèdre régulier dont les quatre sommets sont occupés par les noyaux d’hydrogène et le
centre par le noyau du carbone ; les liaisons C–H font entre elles un angle
proche de 109,5° (plus précisément 109° 28’).
Cette géométrie est incompatible avec les quatre orbitales du carbone
normalement disponibles : 2s, 2p x , 2p y et 2p z . On imagine que ces quatre
orbitales atomiques se combinent pour donner quatre orbitales hybrides sp 3 dont les axes
de symétrie respectifs font, deux à deux, des angles de 109,5°.
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p z
sp 3
p y
p x
s
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