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PHYSICO-CHIMIEdes MATERIAUX : 

PHYSICO-CHIMIEdes MATERIAUX Bruno Toulouse 2008-2009 09/05/2009 1 Louis de Broglie

Les liaisons entre atomes : 

Les liaisons entre atomes 1 – Liaison de covalence 2 – Liaison ionique 3 – Valence 4 – Orbitales moléculaires 5 – Les premières orbitales 09/05/2009 2 Louis de Broglie

1 – Liaison de covalence : 

1 – Liaison de covalence 2 types d’interactions Force de répulsion entre les nuages électroniques et les noyaux Force d’attraction entre les électrons de l’un et le noyau de l’autre Position d’équilibre où l’énergie potentielle est minimale et où il y a création d’un état lié entre les deux atomes. 09/05/2009 Louis de Broglie 3

Slide 4: 

09/05/2009 Louis de Broglie 4

1 – Liaison de covalence : 

1 – Liaison de covalence L’énergie de liaison est l’énergie qui est libérée quand la liaison se forme. Premier modèle celui de LEWIS valeurs de quelques énergies de liaison en KJ.mol- H-H 436 C-H 415 N-H 391 C-Cl 328 C-O 350 C-C 344 N-N 159 C-N 292 C=O 724 C=C 615 N=N 418 C=N 614 C=C 812 09/05/2009 Louis de Broglie 5

1 – Liaison de covalence : 

1 – Liaison de covalence La liaison de covalence est assurée par un doublet d’électrons commun aux deux atomes. Chaque atome apporte un électron La liaison de coordinence est assurée par un doublet d’électrons fourni par un des atomes 09/05/2009 Louis de Broglie 6

1 – Liaison de covalence : 

1 – Liaison de covalence Liaison de coordinence Liaison de valence 09/05/2009 Louis de Broglie 7

1 – Liaison de covalence : 

1 – Liaison de covalence P Valence 3 donne du PCl 3 P Valence 5 donne du PCl 5 Avec le Cl Valence 1 09/05/2009 Louis de Broglie 8

2 – Liaison ionique : 

2 – Liaison ionique La différence d’électronégativité entraine l’apparition d’une liaison polarisée. La molécule présente un pôle positif et un pôle négatif. Les deux atomes portent alors une charge fictive comprise entre 0 et 1 Liaison iono-covalente 09/05/2009 Louis de Broglie 9

3 – Valence : 

3 – Valence On appelle valence le nombre de liaisons qu’un élément peut former. La valence est liée au nombre d’électrons sur la couche périphérique Notion de valence pas très bien définie surtout dans le cas d’électrons non localisés. Le modèle de Lewis est incomplet il donne aucun renseignements sur l’orientation des liaisons. 09/05/2009 Louis de Broglie 10

4 – Le modèle des orbitales atomiques : 

4 – Le modèle des orbitales atomiques Ce modèle fait appel à la dualité onde-corpuscule : à toute particule de masse m, de vitesse v et d’énergie E on peut faire correspondre une onde de fréquence ?=E/h avec h constante de Planck et de longueur d’onde donnée par la relation de Louis de Broglie ?=h/mv L’onde associée ? est une onde stationnaire (son amplitude en tout point de l’espace est indépendante du temps). 09/05/2009 Louis de Broglie 11

4 – Le modèle des orbitales atomiques : 

4 – Le modèle des orbitales atomiques Le carré du module de l’onde |?|² détermine la densité de probabilité de présence de l’électron «  dP/dv  » L’onde associée ? ou orbitale est solution de l’équation de SCHRÖDINGER (correspond à l’équation de propagation) Ou E est l’énergie totale de l’électron Et V l’énergie potentielle de l’électron M masse de l’électron H constante de Planck 09/05/2009 Louis de Broglie 12

4 – Le modèle des orbitales atomiques : 

4 – Le modèle des orbitales atomiques L’équation de SCHRÖDINGER ne peut être résolu rigoureusement que pour les systèmes à un électron Elle n’a de solutions que pour certaines valeurs de l’énergie appelées valeurs propres. Pour l’atome d’Hydrogène Une orbitale définit un état, une énergie de l’électron ainsi que la géométrie de l’espace dans laquelle l’électron évolue 09/05/2009 Louis de Broglie 13

5 – Les premières orbitales atomiques : 

5 – Les premières orbitales atomiques On travaille en coordonnées sphériques 09/05/2009 Louis de Broglie 14

5 – Les premières orbitales atomiques : 

5 – Les premières orbitales atomiques Les solutions sont 09/05/2009 Louis de Broglie 15

5 – Les premières orbitales atomiques : 

5 – Les premières orbitales atomiques Orbitale 1s Symétrie sphérique, l’orbitale décroit exponentiellement en fonction de r, la densité de probabilité est nulle sur le noyau en r=0 09/05/2009 Louis de Broglie 16

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Orbitale 1s 09/05/2009 Louis de Broglie 17

5 – Les premières orbitales atomiques : 

5 – Les premières orbitales atomiques Orbitale 2s Symétrie sphérique, la densité de probabilité est nulle sur le noyau en r=0 et en r=2a0/Z et à l’infini 09/05/2009 Louis de Broglie 18

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Orbitale 2s 09/05/2009 Louis de Broglie 19

5 – Les premières orbitales atomiques : 

5 – Les premières orbitales atomiques Orbitale 2pz Possède un caractère directionnel, avec une symétrie de révolution autour de l’axe z. La densité de probabilité est maximale dans la direction z et nulle dans le plan perpendiculaire à cette direction de l’espace. Il y a deux autres orbitales P qui sont une dans la direction x et l’autre dans la direction y 09/05/2009 Louis de Broglie 20

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Orbitale 2pz 09/05/2009 Louis de Broglie 21

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