Structure et liaison des alcènes

Les alcènes, ou oléfines, représentés par la formule générale C_{n H2n}, sont des hydrocarbures contenant une double liaison carbone-carbone. Les analogues cycliques, qui renferment une double liaison dans un cycle, sont appelés cycloalcènes.

Illustré par l’alcène le plus simple, l’éthylène, les atomes de carbone à travers la double liaison sont hybridés sp². Le chevauchement direct des orbitales hybrides forme une liaison sigma, et le chevauchement latéral des deux orbitales p conduit à une liaison π, qui, selon la théorie des orbitales moléculaires, a la densité électronique concentrée au-dessus et au-dessous du plan moléculaire.

Bien qu’une liaison double entre les carbones sp² soit nettement plus courte et plus forte que la liaison simple entre les carbones sp³, une liaison π est plus faible qu’une liaison σ. Ceci est indiqué par l’énergie de double liaison carbone-carbone, qui n’est pas le double de celle d’une liaison simple. Le chevauchement moins efficace des orbitales participantes et l’énergie plus élevée des électrons 2p par rapport à sp² expliquent la liaison π plus faible.

Parce que les orbitales sp² ont plus de caractère s que sp³, les liaisons carbone-hydrogène formées par le chevauchement sp ^2-s dans l’éthylène sont plus courtes que celles créées par le chevauchement sp^3-s dans l’éthane.

De même, dans le propylène, la liaison simple carbone-carbone résultant du chevauchement sp 2-sp 3 est plus courte que celle dérivée du chevauchement sp^{3-sp 3} dans le propane.

L’écart des angles de liaison H-C-C par rapport à la valeur attendue de 120° est dû à la déformation créée par les interactions répulsives non liantes des substituants à travers la double liaison.

Une double liaison carbone-carbone exerce un effet de retrait d’électrons. La densité électronique dans l’orbitale 2p non hybridée est inégalement répartie et ne masque donc pas la charge nucléaire sur le carbone aussi efficacement que l’orbitale hybride. Ainsi, certains alcènes, bien que faiblement, présentent des moments dipôles.

En raison de l’absence de dipôles forts, les principales forces d’attraction entre les molécules d’alcène sont les forces de dispersion de Londres. Ces forces deviennent plus fortes avec l’augmentation de la masse moléculaire et l’augmentation de la surface. Par conséquent, à température ambiante, les petits alcènes sont gazeux, et ceux qui contiennent plus de quatre carbones sont des liquides dont les points d’ébullition augmentent.

Étant non polaires, les alcènes sont miscibles dans les solvants non polaires et non miscibles dans l’eau.