Orbitale moléculairevignette|Orbitales moléculaires du 1,3-butadiène, montrant les deux orbitales occupées à l'état fondamental : π est liante entre tous les atomes, tandis que π n'est liante qu'entre les atomes C et C ainsi qu'entre les atomes C et C, et est antiliante entre C et C. En chimie quantique, une orbitale moléculaire est une fonction mathématique décrivant le comportement ondulatoire d'un électron dans une molécule.
Théorie de l'orbitale moléculaireLa théorie de l'orbitale moléculaire (TOM) est un des socles de la chimie théorique du . Jusqu'alors les chimistes théoriciens étaient prisonniers des succès du modèle de la liaison covalente de Lewis. Les méthodes spectroscopiques du montrent les limites de l'idée de liaisons localisées en résolvant des structures chimiques jusque-là inédites. Par exemple la mésomérie ou résonance était vue, à tort, comme le passage rapide d'une conformation à une autre (résonance de Kekulé), ce qui n'était pas vérifié ni dans le spectre infrarouge ni dans la réactivité de molécules comme le benzène.
Liaison covalenteUne liaison covalente est une liaison chimique dans laquelle deux atomes se partagent deux électrons (un électron chacun ou deux électrons venant du même atome) d'une de leurs couches externes afin de former un doublet d'électrons liant les deux atomes. C'est une des forces qui produisent l'attraction mutuelle entre atomes. La liaison covalente implique généralement le partage équitable d'une seule paire d'électrons, appelé doublet liant. Chaque atome fournissant un électron, la paire d'électrons est délocalisée entre les deux atomes.
Liaison chimiqueUne liaison chimique est une interaction durable entre plusieurs atomes, ions ou molécules, à une distance permettant la stabilisation du système et la formation d'un agrégat ou d'une substance chimique. Les électrons, chargés négativement, gravitent autour d’un noyau constitué de protons chargés positivement. Les deux corps s’attirent du fait de la force électrostatique s’exerçant entre les électrons et les protons. Ainsi, un électron positionné entre deux noyaux sera attiré par les deux corps chargés positivement, et les noyaux seront attirés par l’électron.
Orbitale antilianteUne orbitale antiliante désigne un type de liaison chimique qui s'oppose à la stabilité de la molécule. Cela survient lorsque les phases d'électron et des orbitales atomiques à l'origine d'une orbitale moléculaire sont de signe opposé, c'est-à-dire que ces orbitales atomiques sont en opposition de phase : si des électrons occupent de telles orbitales antiliantes, ils se repoussent et tendent à dissocier la molécule. L'effet d'une orbitale antiliante est plus sensible que celui d'une orbitale liante, la différence s'expliquant par la répulsion entre les noyaux atomiques.
Hybridation (chimie)En chimie quantique, l'hybridation des orbitales atomiques est le mélange des orbitales atomiques d'un atome appartenant à la même couche électronique de manière à former de nouvelles orbitales qui permettent de mieux décrire qualitativement les liaisons entre atomes. Les orbitales hybrides sont très utiles pour expliquer la forme des orbitales moléculaires. Bien que parfois enseignées avec la théorie VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion), liaison de valence et hybridation sont en fait indépendantes du VSEPR.
Diagramme d'orbitales moléculairesUn diagramme des niveaux d’énergie des orbitales moléculaires, ou diagramme d'orbitales moléculaires, est un outil qualitatif fondé sur la théorie des orbitales moléculaires et en particulier sur la méthode de combinaison linéaire des orbitales atomiques. D'après ces théories, lorsque des atomes se lient pour former une molécule, un certain nombre d'orbitales atomiques se combinent pour former le même nombre d'orbitales moléculaires. Un diagramme d'orbitales moléculaires représente les niveaux d'énergie de ces orbitales moléculaires.
Combinaison linéaire d'orbitales atomiquesEn chimie quantique, une combinaison linéaire d'orbitales atomiques (CLOA) représente la superposition d'orbitales atomiques et permet de calculer les orbitales moléculaires. En effet, dans une molécule le nuage d'électrons est modifié et dépend des atomes participant aux liaisons chimiques : la CLOA permet d'approximer cette nouvelle fonction d'onde en se basant sur celles de chaque élément pris individuellement.
Bonding molecular orbitalIn theoretical chemistry, the bonding orbital is used in molecular orbital (MO) theory to describe the attractive interactions between the atomic orbitals of two or more atoms in a molecule. In MO theory, electrons are portrayed to move in waves. When more than one of these waves come close together, the in-phase combination of these waves produces an interaction that leads to a species that is greatly stabilized. The result of the waves’ constructive interference causes the density of the electrons to be found within the binding region, creating a stable bond between the two species.
Liaison covalente de coordinationupright=1.5|vignette|Exemple de liaison covalente de coordination dans l'ion ammonium. Une liaison covalente de coordination (anciennement connue sous le nom de liaison dative, maintenant obsolète) est une description de la liaison covalente entre deux atomes pour lesquels les deux électrons partagés dans la liaison proviennent du même atome. La distinction par rapport à une liaison covalente ordinaire est artificielle, mais la terminologie est fréquente dans les manuels, et tout particulièrement ceux traitant des composés de coordination.
Délocalisation électroniqueLa délocalisation électronique est le phénomène qui se produit quand un ou plusieurs électrons d'une molécule, d'un ion ou d'un métal ne sont pas associés à une liaison covalente ou un seul atome. Mésomérie Dans le noyau aromatique simple de benzène, la délocalisation de six électrons π à l'intérieur de l'anneau en est souvent indiqué graphiquement par un cercle. Le fait que les six liaisons C-C sont équidistantes est lié à cette délocalisation. Dans la théorie de la liaison de valence, la délocalisation dans le benzène est représentée par des formes de résonance.
Théorie de la liaison de valenceEn chimie, la théorie de la liaison de valence explique la nature de la liaison chimique dans une molécule en termes de valences. La théorie de la liaison de valence se base sur la tendance qu'un atome central dans une molécule est susceptible de former des liaisons par paire électronique en accord avec des contraintes géométriques comme l'indique la règle de l'octet, approximativement. La théorie de la liaison de la valence est très proche de la théorie de l'orbitale moléculaire. En 1916, G.N.
MésomérieEn chimie, la mésomérie désigne une délocalisation d'électrons dans les molécules conjuguées, que l'on représente par une combinaison virtuelle de structures aux électrons localisés appelées mésomères ou formes de résonance. Faute de moyens graphiques plus simples pour les décrire correctement, la mésomérie est donc une représentation simplifiée des systèmes moléculaires, qui sont plus précisément décrits par des approches de chimie quantique. Le terme « mésomérie » est dû à Ingold.
Valence (chimie)La valence d'un élément chimique est le nombre maximal de liaisons covalentes ou ioniques qu'il peut former en fonction de sa configuration électronique. Dans une molécule ou un ion, la valence d'un atome est le nombre de liaisons covalentes que cet atome a formées. Dans un ion monoatomique, sa valence est sa charge, on parle alors d'électrovalence.
Covalent bond classification methodThe covalent bond classification (CBC) method is also referred to as the LXZ notation. It was published by M. L. H. Green in 1995 as a solution for the need to describe covalent compounds such as organometallic complexes in a way that is not prone to limitations resulting from the definition of oxidation state. Instead of simply assigning a charge to an atom in the molecule (i.e. the oxidation state), the covalent bond classification method analyzes the nature of the ligands surrounding the atom of interest, which is often a transition metal.
Méthode de Hückelvignette|La forme de la molécule de benzène La méthode de Hückel ou méthode d'orbitales moléculaires de Hückel (HMO pour Hückel molecular orbital method), proposée par Erich Hückel en 1930, est une méthode de CLOA pour déterminer les énergies des orbitales moléculaires des électrons π dans les systèmes d'hydrocarbures conjugués, comme l'éthylène, le benzène ou encore le buta-1,3-diène. Elle constitue la base théorique de la règle de Hückel; la méthode de Hückel étendue développée par Roald Hoffmann est elle la base des règles de Woodward–Hoffmann.
Formule de LewisEn chimie, une structure de Lewis est une représentation en deux dimensions de la structure électronique externe des atomes composant une molécule. Inventée par Gilbert Lewis, elle se base sur la topologie de la molécule (connexion entre les atomes par des liaisons covalentes). Elle concerne les atomes du groupe principal. La structure de Lewis consiste à définir la localisation des électrons sur ou entre les atomes de la molécule. Seuls les électrons de valence sont considérés.
Orbitale atomiqueredresse=1.5|vignette|Représentation des nuages de probabilité de présence de l'électron (en haut) et des isosurfaces à 90 % (en bas) pour les orbitales 1s, 2s et 2p. Dans le cas des orbitales 2p ( ), les trois isosurfaces 2p, 2p et 2p représentées correspondent à , et . Les couleurs indiquent la phase de la fonction d'onde : positive en rouge, négative en bleu. En mécanique quantique, une orbitale atomique est une fonction mathématique qui décrit le comportement ondulatoire d'un électron ou d'une paire d'électrons dans un atome.
Liaison ioniqueUne liaison ionique (ou liaison électrovalente) est un type de liaison chimique qui peut être formé par une paire d'atomes possédant une grande différence d'électronégativité (par convention, supérieure à 1,7) typiquement entre un non-métal et un métal. Le métal donne un ou plusieurs électrons pour former un ion chargé positivement (cation). Le non-métal capte ces électrons pour former un ion chargé négativement (anion). Les deux ions formés possèdent fréquemment une configuration électronique de gaz rare (ils respectent la règle de l'octet ou la règle du duet).
Natural bond orbitalIn quantum chemistry, a natural bond orbital or NBO is a calculated bonding orbital with maximum electron density. The NBOs are one of a sequence of natural localized orbital sets that include "natural atomic orbitals" (NAO), "natural hybrid orbitals" (NHO), "natural bonding orbitals" (NBO) and "natural (semi-)localized molecular orbitals" (NLMO). These natural localized sets are intermediate between basis atomic orbitals (AO) and molecular orbitals (MO): Atomic orbital → NAO → NHO → NBO → NLMO → Molecular orbital Natural (localized) orbitals are used in computational chemistry to calculate the distribution of electron density in atoms and in bonds between atoms.
