Question 1

Qu'est-ce qu'un diagramme d'orbitale moléculaire et comment montre-t-il la liaison?

Accepted Answer

Un diagramme d'orbitale moléculaire affiche les énergies relatives de orbitales atomiques de chaque atome sur les côtés et les orbitales moléculaires résultantes au centre. Chaque ligne horizontale représente une orbitale pouvant contenir jusqu'à deux électrons avec des spins opposés. Des lignes pointillées relient les orbitales atomiques qui se combinent pour former des orbitales moléculaires de liaison et antiliaison, illustrant comment les orbitales atomiques se chevauchent pour créer des liaisons moléculaires.

Question 2

Comment l'ordre de liaison est-il calculé et que nous dit-il?

Accepted Answer

L'ordre de liaison est calculé en soustrayant les électrons antiliaisons des électrons de liaison et en divisant par deux. Un ordre de liaison supérieur à zéro indique que des liaisons covalentes stables existent, tandis qu'un ordre de liaison nul signifie qu'aucune liaison ne se forme. Par exemple, l'hydrogène a un ordre de liaison de un, représentant une liaison simple, alors que l'hélium hypothétique aurait un ordre de liaison nul et aucune liaison stable.

Question 3

Pourquoi les diagrammes d'orbitales moléculaires ne montrent-ils généralement que les orbitales de valence ?

Accepted Answer

Les orbitales de valence sont mises en avant car les électrons de valence contribuent de manière significative aux liaisons chimiques, tandis que les électrons du noyau ont un impact minimal. Par exemple, dans le dilithium, le chevauchement 1s-1s des électrons du noyau ne contribue en rien à l'ordre de liaison, alors que les électrons de valence dans l'orbitale moléculaire de liaison σ2s créent l'ordre de liaison un de la molécule.

Question 4

Qu'est-ce que le mélange s-p et comment affecte-t-il l'ordre des orbitales moléculaires?

Accepted Answer

Le mélange s-p se produit lorsque les orbitales 2s et 2p ont des énergies similaires, provoquant leur combinaison mathématique des fonctions d'onde. Ce phénomène élève l'orbitale σ2p au-dessus de l'ensemble π2p dans les molécules diatomiques de la période 2 comme le bore, le carbone et l'azote. En revanche, l'oxygène, le fluor et le néon montrent un mélange s-p négligeable car leur différence d'énergie 2s et 2p est plus grande.

Question 5

Comment les orbitales de liaison et antiliaison diffèrent-elles en termes d'énergie et de stabilité?

Accepted Answer

Lorsque deux orbitales atomiques se combinent, elles forment une orbitale de liaison à énergie plus basse et une orbitale antiliaison à énergie plus élevée. Les orbitales de liaison stabilisent les molécules en concentrant la densité électronique entre les noyaux, tandis que les orbitales antiliaison les déstabilisent en créant des nœuds entre les noyaux. Les électrons dans orbitales de liaison et antiliaison ont des effets opposés sur la force globale de la liaison.

Question 6

Pourquoi le dihélium ne forme-t-il pas une molécule stable?

Accepted Answer

Le dihélium aurait quatre électrons: deux dans l'orbitale de liaison σ1s et deux dans l'orbitale antiliaison σ*1s. L'effet stabilisateur des électrons de liaison est contrebalancé par l'effet déstabilisateur des électrons antiliaison, ce qui entraîne un ordre de liaison de zéro. Comme aucune liaison nette ne se produit, le dihélium n'existe pas comme molécule stable.

Question 7

Comment la théorie des orbitales moléculaires explique-t-elle la liaison dans les molécules polyatomiques comme le benzène?

Accepted Answer

La théorie des orbitaux moléculaires attribue les électrons délocalisés dans le benzène à trois orbitaux moléculaires de liaison π qui s'étendent sur tout l'anneau de carbone. Contrairement au modèle de Lewis, qui ne peut pas représenter avec précision cette délocalisation, la théorie des orbitaux moléculaires montre comment les orbitaux atomiques se combinent pour créer des orbitaux de liaison s'étendant sur plusieurs atomes.

Théorie des orbitales moléculaires II

Diagrammes énergétiques d'orbitales moléculaires

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