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.
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.
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.
Liaison σUne liaison σ (prononcé sigma) est une liaison chimique covalente formée par le recouvrement axial de deux orbitales atomiques. Dans une molécule diatomique homonucléaire, la densité électronique est maximum le long de l'axe internucléaire, lequel n'est intersecté par aucun plan nodal. De telles liaisons peuvent résulter du recouvrement d'orbitales , , ou , où z est l'axe internucléaire. Dans ces molécules, le concept de est équivalent à celui d'orbitale moléculaire σ.
Liaison πUne liaison π (prononcé pi) est une liaison chimique covalente dans laquelle deux lobes d'une orbitale atomique occupée par un électron unique se recouvrent avec deux lobes d'une orbitale occupée par un électron d'un autre atome. Il existe un plan nodal unique passant par l'axe internucléaire dans lequel la densité électronique est nulle : le recouvrement des orbitales est latéral. De telles liaisons s'observent dans les doubles liaisons et les triples liaisons mais généralement pas dans les liaisons simples.
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.
Doublet non liantUn doublet non liant (ou doublet libre) est un doublet d'électrons de valence qui n'est pas impliqué dans une liaison covalente. Un tel doublet est formé d'électrons appariés, ce qui les distingue des électrons célibataires rencontrés dans une orbitale atomique incomplète. L'atome d'azote possède un doublet non liant dans la molécule d'ammoniac , celui d'oxygène en possède deux dans la molécule d'eau , et celui de chlore en possède trois dans la molécule de chlorure d'hydrogène HCl.
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.
Théorie VSEPRLa théorie VSEPR (sigle de l'anglais Valence Shell Electron Pair Repulsion, en français RPECV : « répulsion des paires électroniques de la couche de valence ») est une méthode destinée à prédire la géométrie des molécules en s'appuyant sur la théorie de la répulsion des électrons de la couche de valence. Elle est aussi connue sous le nom de « théorie de Gillespie » (ou théorie de Nyholm-Gillespie). Ce sont les Britanniques Nevil Sidgwick et Herbert Powell de l'Université d'Oxford qui ont proposé en 1940 une corrélation entre la géométrie moléculaire et le nombre des électrons de valence.
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.
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.
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.
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.
Liaison doubleredresse=1.75|vignette|Liaisons doubles (en bleu) dans l'acétaldéhyde, l'acétone, l'acétate de méthyle, la , l'oxime d'acétone et le propylène. En chimie, une liaison double est une liaison entre éléments chimiques impliquant quatre électrons de valence au lieu de deux pour une liaison covalente simple. Il existe un grand nombre de liaisons doubles possibles, la plus commune étant sans doute celle entre deux atomes de carbone, notée , qu'on trouve dans les alcènes et de nombreuses molécules biologiques tels que des acides gras insaturés et leurs dérivés.
Géométrie moléculaire plane trigonaleEn chimie, une géométrie moléculaire plane trigonale est la géométrie des molécules où un atome, noté A, est au centre et trois atomes, notés X, sont aux sommets d'un triangle, appelés atomes périphériques, tous dans un plan. Ces composés appartiennent à la classe AX3E0 selon la théorie VSEPR. Dans une espèce plane trigonale idéale, les trois ligands sont tous trois identiques et les angles de liaison sont tous de 120°. De telles espèces appartiennent au groupe ponctuel de symétrie D3h.
Recouvrement d'orbitalesEn chimie quantique, un recouvrement d'orbitales est une concentration d'orbitales d'atomes adjacents dans une même région de l'espace. Un tel recouvrement peut conduire à la formation d'une liaison chimique. L'importance du recouvrement des orbitales a été souligné par Linus Pauling pour expliquer les angles de liaison observés expérimentalement et est à la base du concept d'hybridation des orbitales atomiques.
Géométrie moléculaireLa géométrie moléculaire ou structure moléculaire désigne l'arrangement 3D des atomes dans une molécule. . La géométrie moléculaire peut être établie à l'aide de différents outils, dont la spectroscopie et la diffraction. Les spectroscopies infrarouge, rotationnelle et Raman peuvent donner des informations relativement à la géométrie d'une molécule grâce aux absorbances vibrationnelles et rotationnelles. Les diffractométries de rayons X, de neutrons et des électrons peuvent donner des informations à propos des solides cristallins.
Géométrie moléculaire bipyramidale trigonaleEn chimie, une géométrie moléculaire bipyramidale trigonale est la géométrie des molécules où un atome central, noté A, est lié à cinq atomes, groupes d'atomes ou ligands, notés X, aux sommets d'une bipyramide triangulaire, ou « diamant triangulaire ». Cette configuration est notée AX5E0 selon la théorie VSEPR. C'est l'un des rares cas où les angles de liaison ne sont pas identiques (voir aussi bipyramide pentagonale), ce qui s'explique simplement par le fait qu'il n'existe pas d'arrangement géométrique qui peut résulter en cinq angles égaux dans les trois dimensions.
Géométrie moléculaire en forme de TEn chimie, la géométrie moléculaire en forme de T décrit les structures de certaines molécules où un atome central possède trois atomes, groupes d'atomes ou ligands. Ordinairement, les composés à trois coordonnées adoptent des géométries moléculaires planes trigonales ou pyramidales trigonales. Des exemples de molécules en forme de T sont les trifluorures d'halogènes, tels que le ClF3. La géométrie en forme de T est obtenue lorsque trois ligands, notés X, et deux paires d'électrons isolées, notés E, sont liés à un atome central, noté A.
Mécanisme réactionnelEn chimie, un mécanisme réactionnel est l'enchainement d'étapes, de réactions élémentaires, par lequel un changement chimique a lieu. Bien que, pour la plupart des réactions, seul le bilan global (transformation des réactifs en produits) soit observable directement, des expériences permettent de déterminer la séquence possible des étapes du mécanisme réactionnel associé. Un mécanisme réactionnel décrit en détail ce qui se passe à chaque étape d'une transformation chimique.
