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[UE 1] Atomistique/Hybridation | Hybridation et liaisons | /!\ HELP ! Hybridation des atomes et liaisons sigma/pi /!\(Tuteurs remerciés)

Question

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SamanthaB
Membre
Médecine Nîmes
Bonsoir les tuteurs d'UE1 !
Je suis un peu en panique car je me rends compte que je ne comprends pas comment déterminer l'hybridation d'un atome ! Et je ne comprends pas non plus le principe des liaisons sigma et pi, comment les trouve t'on?
Je remercie d'avance l'âme charitable qui saura me sortir la tête de l'eau (non, je ne suis pas devenue folle... Quoique?) vertige
Par SamanthaB le 22/11/2013 à 23h19 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte

Réponses

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OTT
Tuteur simple
Pharmacie Montpellier
Bonjour,

Pas de panique, on est là oeil

Pour déterminer l'hybridation d'un atome je te conseille de raisonner sur les cases quantiques.
Par exemple, dans le QCM 11 de la séance 2, on te propose plusieurs molécules.

On va prendre BeCl2 :
1) Tu repères l'atome central (ici Be)
Tu dessines les cases quantiques de cet atome central et tu les remplies.
ça donne :
Z(Be) = 4 donc
1s2 2s2
[II] [II] (en gras la couche de valence)

2) Tu t'intéresses maintenant aux atomes qui sont rattachés à cet atome central; donc ici Cl2
Z(Cl) = 17 donc
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Tu regardes les électrons de valence (ici il y en a 7 puisque le gaz rare précédent est le Ne qui a un Z=10). Sur ces 7 électrons, tu regardes combien sont célibataires (ici 1).
Cet électron célibataire sera mis en jeu pour créer une liaison avec le Be.
Tu as 2 atomes de Cl dans cette molécule donc il y aura au total 2 électrons célibataires qui feront chacun une liaison avec l'atome central.
(J'espère que tu suis toujours rire )

3) Maintenant tu "retournes" voir ton atome central. A l'état fondamental, il n'a pas d'électrons célibataires (disponibles pour former des liaisons) sur sa couche externe (on a 2s2). Donc il faut exciter l'atome; c'est à dire, casser le doublet électronique de la couche externe pour avoir 2 électrons célibataires. Tu fais donc intervenir ton orbitale 2p.
La structure électronique de Be devient :
Be* : 1s2 2s1 2p1
[II] [I] [I] (en gras la couche de valence)

4) Maintenant que tu as 2 électrons célibataires sur ton atome central, les 2 électrons célibataires des atomes Cl vont se fixer.
1 électron célibataire du Cl + 1 électron célibataire du Be = 1 liaison

5) Pour déterminer l'hybridation, tu dois regarder LA COUCHE EXTERNE DE TON ATOME CENTRAL et l'orbitale 3d si jamais elle intervient dans la formation des liaisons, ce n'est pas le cas ici). Et tu prends en compte les électrons impliqués dans les liaisons SIGMA et les doublets non liants. (tu ne regardes jamais les électrons impliqués dans les liaisons pi)
Ici, tu as 2 liaisons sigma qui se font dans les cases quantiques s et p (1 dans s et 1 dans p) donc tu as une hybridation sp lol


Ensuite, concernant les liaisons sigma et pi.
Quand un atome(n°1) forme une première liaison avec un autre atome(n°2), cette liaison sera issue d'un recouvrement axial des orbitales moléculaires; ce sera une liaison SIGMA.
Si cet atome(n°1) forme d'autres liaisons avec ce même atome (n°2), les liaisons supplémentaires seront des liaisons PI, issues du recouvrement latéral des orbitales.

En résumé : la 1ère liaison (ou liaison simple) est une liaison SIGMA.
Les liaisons suivantes seront des liaisons PI.

Donc si tu as une double liaison tu as la première liaison qui est une liaison sigma et la deuxième est une liaison pi.
Pour une triple liaison tu as une liaison sigma et 2 pi.

J'espère que tu as compris; si tu as encore des doutes, n'hésites pas à relancer.

Bon week end

Oriane Roman, TS en UE1 & BCM à l'ATP

Par OTT le 23/11/2013 à 12h31 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
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SamanthaB
Membre
Médecine Nîmes
Merci énormément, c'est nettement plus clair comme ça ! heureux
Je relance juste pour deux petits éclaircissements :
- Donc si j'ai bien compris, un doublet non liant vaut une liaison sigma? (c'est à dire que si par exemple on avait 1 liaison sigma dans s + 1 dans p + 1 doublet non liant dans p, l'hybridation serait sp2?)
- Que se passe t'il quand on doit tenir compte des orbitales d? Est ce par rapport au fait qu'on les remplit après les orbitales s du n suivant?
Merci encore, merci merci merci ! lol
Par SamanthaB le 23/11/2013 à 15h19 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
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OTT
Tuteur simple
Pharmacie Montpellier
Contente que tu ai compris :)

Alors, en termes d'hybridation, oui, tu peux dire qu'un doublet non liant vaut une liaison sigma. Donc dans ton exemple on aurait bien une hybridation sp2.

Par rapport à ta deuxième question, fais attention; quand tu excites un atome pour former des liaisons puis trouver l'hybridation, tu dois rester sur la même couche n.

Ensuite, pour les orbitales d c'est le même système.
Je prends toujours des exemples du QCM 11;

Tu as la molécule SO2.
(Je te fais la version raccourcie)
On a 6 électrons de valence pour l'atome de S (3s2 3p4)
Et chaque O apporte 2 électrons célibataires donc il te faut 4 électrons célibataires sur S pour former les liaisons.
Il faut donc exciter S,pour casser des doubles électroniques et ainsi libérer des électrons célibataires.
Tu auras donc :
S* 3s2 3p3 3d1
[II] [I][I][I] [I][ ][ ][ ][ ]

Et là attention !
Chaque O apporte 2 électrons célibataires; donc le 1er servira à former une liaison sigma et le 2ème servira à former une liaison pi.

Au final sur ta molécule tu auras 2 liaisons sigma et 2 liaisons pi.

Quand tu places dans les cases de l'atome central les électrons qui viennent des 2 atomes O, il faut que tu places d'abord ceux qui serviront aux liaisons sigma.
En résumé, tu écris d'abord tous les électrons des sigma puis tous ceux des pi pour ne pas te tromper dans l'hybridation.

Donc ici tu auras une hybridation sp2 (1 doublet non liant dans s + 2 liaisons sigma dans p).
Remarque : tu auras 1 liaison pi dans p et 1 liaison pi dans d mais tu t'en moques pour l'hybridation.

Les orbitales d interviennent aussi dans l'hybridation des complexes (avec sp3d2 et d2sp3).

Entraînes toi sur les autres molécules de la séance.
Si tu t'entraines pour la molécule ClF3 tu dois trouve une hybridation sp3d (on ne l'a pas mis dans la correction car Mr Badia ne l'a pas dit en cours mais au final c'est toujours le même système).

J'espère que tout est clair, sinon relance rire

Oriane Roman, TS en UE1 & BCM à l'ATP

Par OTT le 23/11/2013 à 16h08 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
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SamanthaB
Membre
Médecine Nîmes
Je relance une dernière fois pour l'hybridation sp3d2, aurais tu un exemple? Le d signifie t'il orbitale d et donc qu'il y a, dans ce cas, 2 liaisons sigma dans l'orbitale d?
Merci mille fois, j'ai bien compris grace à toi ! lol heureux
Par SamanthaB le 23/11/2013 à 16h14 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
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OTT
Tuteur simple
Pharmacie Montpellier
Oui, le d signifie que l'orbitale d est impliquée dans l'hybridation.
Mais pour les complexes, il se forme des liaisons DATIVES (l'atome central possède des cases quantiques vides et le ligand se fixe en apportant des doublets d'électrons).

Par exemple, pour les complexes, QCM 6 de la colle 1 :
[Cu(H2O)6]2+

1) A l'état fondamental Cu : Z=29 : [Ar] 4s1 3d10 (puisque c'est une exception à la règle de Klechkowski).

2) On calcule le degré d'oxydation de l'atome central.
Ici on trouve DO = +2 (x+ 6x0 = +2)
DO=+2 donc l'atome de Cu a perdu 2 électrons, donc son "Z" = 27
Les électrons perdus partent de la couche la plus externe (donc ici 1 électron part de la 4s et 1 part de la 3d).
On a maintenant : [Ar] 4s0 3d9
4s[ ] 3d[II] [II] [II] [II] [I]

3) Les ligands (H2O) arrivent, il y a levée de dégénérescence (les orbitales d se divisent en 2 groupes de niveaux énergétiques différents).
Ce sont des ligands à champ faible donc les électrons "montent" facilement au niveau énergétique supérieur dγ (ne sont pas retenus sur le niveau énergétique le plus faible dε) :
[II] [I] dγ
[II] [II] [II] dε

4) Les orbitales 3d sont remplies d'électrons, donc les ligands (qui arrivent chacun avec un doublet) ne peuvent pas se lier sur la couche 3. Ils vont donc former des liaisons au niveau de la couche 4 :
4s 4p 4d
[II] [II][II][II] [II][II][][][]
Ce qui donne une hybridation sp3d2.

Oriane Roman, TS en UE1 & BCM à l'ATP

Par OTT le 23/11/2013 à 17h43 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
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SamanthaB
Membre
Médecine Nîmes
Ok j'ai bien compris, merci beaucoup !
Donc concernant les complexes, les ligands apportent à chaque fois uniquement des doublets? Mais par exemple, dans H2O, d'où vient le doublet étant donné que dans cette molécule, les deux H ont donné leur électrons à l'oxygène pour suivrer la règle de l'octet/duet (ça peut paraitre bête mais ça ne me vient pas de suite...)
Du coup, avec ton explication me vient une autre question (désolée :s) : comment détermine t'on si un ligand est champ faible ou champ fort?

Du coup, ça m'amène à des questions mais sur un autre cours, celui de Bonnet, je te pose les questions mais si tu préfères que je les pose ailleurs je le ferai, c'est que tu expliques vraiment bien heureux
Comment reconnaitre un bon nucléofuge, un bon nucléophile, une base forte, et une base faible?
Merci beaucoup pour toutes tes explications, désolée de prendre de ton temps !
Par SamanthaB le 23/11/2013 à 18h09 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
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Jerem_TS
Tuteur simple
Pharmacie Montpellier
Salut!
Une base forte aura un pKa>14
Une base faible aura un pKa compris entre 7 et 14


Je pense pouvoir dire que tu n'auras jamais à reconnaître des bons nucléophiles/nucléofuges à l'exception des exemples de ton cours!
Mais pour plus de précisions:
Pour les nucléofuges, c'est difficile, il n'y a pas vraiment de règle, en gros c'est la capacité qu'un atome a de se "séparer" de la molécule! Un bon nucléofuge est un bon groupement partant.
Les bases fortes par exemple sont de mauvais nucléofuges!
Et enfin, un nucléophile attire les charge +,
Donc par exemple, plus les ions sont basiques et plus ils seront nucléophiles!
En Chimie orga UE1 uniquement : Une petite molécule, chargée négativement, est un bon nucléophile (ex: HO-, CN-, X- ... ). C'est un moyen assez efficace de le retenir. Mais à prendre avec des pincettes!
Voilà, j'espère t'avoir aider :)

PS: essaye de faire des sujets différents la prochaine fois pour que ce soit plus facile pour nous de répondre!

Tuteur stagiaire, UE1-BCM.

Par Jerem_TS le 23/11/2013 à 18h28 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
...
SamanthaB
Membre
Médecine Nîmes
Merci Jerem-TS, et désolée de ne pas avoir posé la question ailleurs, c'était un peu dans l'euphorie d'enfin comprendre ^^
Mais sinon, concrètement, Bonnet peut nous demander de trouver d'autres bases fortes/faibles que ceux du cours ?
Merci beaucoup encore, vous êtes au TOP les tuteurs heureux
Par SamanthaB le 23/11/2013 à 18h43 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
...
OTT
Tuteur simple
Pharmacie Montpellier
Pour revenir sur l'atomistique, oui, pour tous les complexes, à chaque fois, il y aura des liaisons datives (= liaison de coordination) où le ligand apportera un doublet d'électron à une case quantique vide de l'atome central. (c'est ce que tu dois retenir pour cette année).

Pour savoir si un ligand est champ faible ou champ fort, c'est simple : tout par coeur lol
Dans le cadre de la paces, tu dois savoir :
Champ faible : H2O, Cl-, Br-, I-
Champ fort : CN-, CO, NH3
En fait, cela dépend de la nature du ligand et de ses couleurs d'absorption (dans l'UV c'est champ fort et vers 480 jusqu'à l'infra rouge c'est champ faible).

Et pour la molécule d'H2O, si tu regardes l'atome central O après liaison avec les 2 H, il est hybridé sp3 avec 2 doublets non liants (1 dans s et 1 dans p) + 2 orbitales impliquées dans les liaisons sigma avec les 2H (2 orbitales p).
Donc un des 2 doublets non liants formera la liaison avec le complexe.


Concernant ta dernière question d'orga : normalement, non, il ne vous donnera pas des bases fortes/faibles qui n'ont pas été vues en cours.

Oriane Roman, TS en UE1 & BCM à l'ATP

Par OTT le 23/11/2013 à 19h34 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte
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Peace&Love
Membre
Médecine Montpellier
Je tiens juste à te remercier Oriane car tu nous as super bien expliqué les hybridations sur la Fed !!


La vie est un beau train avec de sales wagons, née le matin, majeure à midi vieille dès 20 heures.. L'histoire oublie les héros pas les vainqueurs

Par Peace&Love le 28/11/2013 à 23h26 - Avertir les modérateurs Non respect de la charte

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