Théorie des liaisons de valence et orbitales hybridées

La théorie des liaisons de valence propose qu’une liaison chimique résulte d’un chevauchement d’orbitales atomiques partiellement remplies, y compris celles autres que l’orbitale s sphérique.

Lorsqu’une liaison unique se forme entre deux orbitales non sphériques, les deux orbitales se chevauchent en tête-à-tête.

Le type de liaison covalente formée par le chevauchement direct des orbitales atomiques est appelé liaison sigma.

Les orbitales s et p qui se chevauchent pour former des liaisons covalentes ne peuvent pas produire les différentes formes moléculaires dans le modèle VSEPR. La théorie des liaisons de valence aide à expliquer cette géométrie moléculaire par l’hybridation, ou le mélange, des orbitales atomiques.

Certaines orbitales atomiques impliquées dans la liaison se recombinent pour former de nouvelles orbitales dont les formes sont un hybride des originaux. Le nombre initial d’orbitales atomiques et le nombre d’orbitales hybrides générées sont toujours les mêmes.

Les orbitales hybrides ont une forme différente de leurs orbitales atomiques constitutives, avec un lobe nettement plus grand que l’autre. Ainsi, la densité de probabilité électronique est fortement concentrée dans un lobe directionnel, ce qui conduit à un chevauchement plus efficace avec les orbitales d’autres atomes. Pour plus de clarté, ces orbitales sont souvent montrées sans les lobes mineurs.

Par exemple, à l’état excité du carbone, les orbitales un s et trois p qui contiennent les quatre électrons non appariés subissent une hybridation, produisant quatre orbitales hybrides équivalentes s-p-trois qui occupent les sommets d’un tétraèdre régulier.

Le mélange d’une orbitale s et de deux orbitales p à l’état excité du carbone génère trois orbitales hybrides s-p-deux équivalentes à géométrie plane trigonale.

De même, l’hybridation d’une orbitale s et d’une orbitale p peut créer deux orbitales sp orientées à 180 degrés l’une par rapport à l’autre.

Le concept d’hybridation fournit également une explication de la formation de liaisons multiples. Le chevauchement latéral de deux orbitales p donne naissance à une liaison pi.

Cependant, une liaison pi ne peut être formée en liaisons doubles et triples que lorsqu’une liaison sigma existe déjà entre deux atomes. Parce que la liaison pi existe sur les côtés opposés de l’axe internucléaire, les liaisons pi sont incapables de tourner autour de cet axe.