Molcules et gomtrie

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Molécules et géométrie
Molécules et géométrie
2
La géométrie moléculaire
La géométrie moléculaire
Cest le domaine de la stéréochimie
Comment décrire la géométrie des molécules? Au
moyen de
Distances de liaison. R
Angles de valence. a
Angles de torsion. f
ROO
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La géométrie moléculaire
La géométrie moléculaire
Cest le domaine de la stéréochimie
Comment décrire la géométrie des molécules? Au
moyen de
Distances de liaison. R
Angles de valence. a
Angles de torsion. f
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La géométrie moléculaire
La géométrie moléculaire
Cest le domaine de la stéréochimie
Comment décrire la géométrie des molécules? Au
moyen de
Distances de liaison. R
Angles de valence. a
aOOH
ROH
Angles de torsion. f
ROO
f
ROH
aOOH
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Répulsion des paires (2 paires)
Le modèle de la répulsion des paires
Les paires d électrons se distribuent autour des
noyaux  porteurs  et déterminent la géométrie
moléculaire.
Ces paires se repoussent et mènent au modèle de
répulsion des paires.
2 paires s alignent sur la sphère
Conséquence Molécules linéaires
? 180.
Exemple BeCl2 (Octet non respecté)
6
Molécules linéaires et planes
Le modèle de la répulsion des paires
3 paires se disposent sur un triangle équilatéral.
Conséquence Molécules planes ? 120
Exemple AlCl3 (Octet non respecté)
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Molécules tétrahédriques (4 paires)
Le modèle de la répulsion des paires
4 paires se disposent au sommet d un tétraèdre.
Conséquence Molécules tétraédriques ? 10928 
Exemple CH4 (Octet respecté)
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Bipyramide trigonale (5 paires)
Le modèle de la répulsion des paires
5 paires se disposent au sommet d une bipyramide
trigonale.
Conséquence ? 120 et 90
Exemple PCl5 (Octet non respecté - composé
hypervalent)
9
Octaèdre (6 paires)
Le modèle de la répulsion des paires
6 paires se disposent au sommet d un octaèdre.
Conséquence ? 90
Exemple S F6 (Octet non respecté - composé
hypervalent)
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Molécules liaisons simples(CH4)
La géométrie des molécules à liaisons simples
11
Molécules NH3
NH3
12
Molécules H2O
H2O
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Éthane, méthylamine, méthanol,
La géométrie des molécules à liaisons simples
Ethane, méthylamine, méthanol, ...
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Molécules liaisons multiples
La géométrie des molécules à liaisons multiples
éthane ? éthylène ? acétylène ...
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Notion d hybridation
La notion d hybridation
Les molécules sont tétraédriques, mais les
orbitales atomiques sont orthogonales
(perpendiculaires entre-elles).
L hybridation est la transformation des
orbitales de latome pour les adapter à une
meilleure description de la géométrie moléculaire.
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Notion d hybridation
La notion d hybridation
Les molécules sont tétraédriques, mais les
orbitales atomiques sont orthogonales
(perpendiculaires entre-elles).
L hybridation est la transformation des
orbitales de latome pour les adapter à une
meilleure description de la géométrie moléculaire.
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Hybridation sp
Lhybridation sp
sobtient en combinant lorbitale 2s à une
orbitale 2p, sans modifier les deux autres.
Deux orbitales (2s, 2p) se transforment par
combinaison (addition et soustraction) en deux
hybrides sp.
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Hybridation sp
Lhybridation sp
sobtient en combinant lorbitale 2s à une
orbitale 2p, sans modifier les deux autres.
Deux orbitales (2s, 2p) se transforment par
combinaison (addition et soustraction) en deux
hybrides sp.
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Hybridation sp
Lhybridation sp
Au total
Les hybrides permettront de décrire les liaisons.
Cette hybridation est adaptée à la représentation
de molécules linéaires telles que HC?CH que
HC?N? .
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Hybridation sp
Lhybridation sp2
s obtient en combinant la fonction 2s à deux
fonctions 2p, sans modifier la dernière.
elle est adaptée à la représentation de molécules
planes telles que H2CO? que H2CCH2 .
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Hybridation sp2
Lhybridation sp2
s obtient en combinant la fonction 2s à deux
fonctions 2p, sans modifier la dernière.
elle est adaptée à la représentation de molécules
planes telles que H2CO? que H2CCH2 .
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Hybridation sp3
Lhybridation sp3
s obtient en combinant la fonction 2s aux trois
fonctions 2p.
elle est adaptée à la représentation de molécules
tétraédriques telles que CH4 , H3COH que
H3CCH3, .
23
La formation des liaisons
La formation de liaisons
L hybride spn se combine à une orbitale 1s de
lhydrogène, ou à une autre orbitale hybride pour
former les liaisons s CH, CC, CO, ....
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Description de l éthylène
Description de l éthylène C2H4
Les hybrides sp2 forment les liaisons s CH et CC
de l éthylène (?)
La fusion des orbitales 2p inchangées forme la
liaison p CC de l éthylène
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Description du benzène (résonnance)
La résonance du benzène
Lexemple du benzène montre que par fusion des
orbitales 2p inchangées, on obtient un phénomène
de conjugaison des électrons p.
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Les liaisons intermoléculaires
les liaisons intermoléculaires
Si des molécules identiques existent dans des
états physiques différents, cest parce qu elles
sont soumises à des interactions
intermoléculaires, qui sexpriment via des forces
intermoléculaires.
On distingue

• Les forces de van der Waals.

• Les forces dipôles/dipôles de Keesom

• Les forces dipôles/dipôles induits de Debye

• Les forces de dispersion de London

• Les ponts hydrogènes

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Forces de Keesom
les forces de van der Waals
Des liaisons intermoléculaires apparaissent si
les forces attractives dominent les forces
répulsives.

• Les forces dipôles/dipôles de Keesom résultent de
  linteraction électrostatique stabilisante
  obtenue par orientation des dipôles

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Forces de Debye
les forces de van der Waals
Une molécule apolaire peut être polarisable
et sous l influence d un dipôle,
se polariser. Il sagit de dipôles
induits

• Les forces dipôles/dipôles induits de Debye
  proviennent de linteraction électrostatique
  stabilisante résultante

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Forces de London
les forces de van der Waals
Des molécules polarisables peuvent interagir via
des dipôles instantanés

• Les forces de dispersion de London sont des
  forces dipôles induits/dipôles induits

Elles sont d autant plus grandes que la
polarisabilité est grande.
On peut expliquer ainsi laugmentation de la
température d ébullition des halogènes F2
-183C Cl2 -35C Br2 58C I2 183C
30
Les ponts hydrogènes
les ponts Hydrogène
Lorsque des hydrogènes sont liés à des atomes
fortement électronégatifs, la liaison formée est
très polarisée (transfert électronique important).
Les hydrogènes (d) sassocient aux atomes (d-)
dune molécule voisine.
Celle-ci sétablit entre H et F, O, N.
Cette association constitue un pont Hydrogène.
qui mène souvent à des réseaux de molécules.
Par exemple entre H et O dans les alcools
31
Les ponts hydrogènes
les ponts Hydrogène
L eau constitue un autre exemple
Cette liaison intermoléculaire explique le point
d ébullition élevé de H2O (100C) et HF (20C)
comparés à H2S (-60C) et HCl (-85C)
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Molécules et nomenclature
Molécules et Nomenclature
33
les notions de base
Les notions de base
La nomenclature chimique donne un nom rationnel
aux molécules.
Une fonction chimique est un ensemble de
propriétés portées par un atome ou un groupe
structuré datomes (Acide Base ).
Ce groupe structuré datomes sappelle groupe
fonctionnel.
Les noms reposent sur une association
 préfixe/élément/suffixe . Lensemble constitue
un radical.
34
Les grandes familles
Les grandes familles
Les oxydes

• de non-métaux MaOb

• de métaux MaOb oxydes de Métal (X) avec
  x2b/a

Les acides

• les hydracides HaXb

• les oxacides HaMbOc

Les bases

• hydroxylées Ma(OH)b

• aminées RNHn

Les sels
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Les mots clés
Les grandes familles
Les mots-clés utiles

• suffixes  ure ,  ate  mais aussi ique eux
  ite

• préfixes hypo et per

• préfixes ortho et méta

• préfixes pyro, thio et peroxo

• nomenclature des sels (hydrogéno)

• quelques radicaux

• Les amphotères