molécules

Des atomes aux molécules (25)
n+m=6
AX6 : SF6, …
Octaédrique
AX5E : BrF5, ...
AX4E2 : XeF4, ...
Pyramide à
base carrée
carrée
Des atomes aux molécules (26)
n+m=7
AX7 : IF7, …
Bipyramide à base pentagonale
Des atomes aux molécules (27)
Subtilités :
• répulsion n-n > n-l > l-l
(n : paire libre ; l : paire liée)
Moléc. CH4
NH3
H2O
H-A-H 109,5° 107,3° 104,5°
Moléc. SiH4
PH3
H-A-H 109,5° 93,3°
H2S
92,1°
Des atomes aux molécules (28)
Influence de la mésomérie.
H
N
H
Aniline
Exercice : à l’aide des modèles de Lewis et
VSEPR, expliquer pourquoi l’angle H-N-H vaut
113,2° dans l’aniline, alors qu ’il vaut 107,3°
dans NH3 et 120° dans l’ion iminium
(H2CNH2+).
Des atomes aux molécules (29)
Limites du modèle VSEPR.
• Pourquoi SiH3 est pyramidal et CH3 plan ?
• Pourquoi CaF2 est coudé ?
• Pourquoi C2H4 est plan ?
• Pourquoi BH2 est linéaire ou coudé suivant
qu’il est irradié par la lumière ?
• ...
Liens Web
VSEPR :
http://neon.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/
vsepr/intro/vsepr_splash.html
Des atomes aux molécules (30)
•Moments dipolaires électriques.
Grandeur vectorielle qui n’a de sens que
pour les systèmes électriquement neutres.
Si le barycentre des charges positives,
chargé +q, ne correspond pas au
barycentre des charges négatives, chargé
q, la norme du moment dipolaire est égale
au produit de la charge q par la distance d
entre les barycentres.
Des atomes aux molécules (31)
. .
+q
d q

q en coulomb (C)
d en mètre (m)
 en C.m ou en Debye (D)
1 D = 3,3.1030 C.m
Les atomes isolés n’ont pas de moment
dipolaire.
Les molécules diatomiques homonucléaires
non plus.
Les molécules diatomiques hétéronucléaires
ont un moment dipolaire non nul.
Des atomes aux molécules (32)
L’atome le plus électronégatif a un excès
d’électrons (charge électrique q)
• q = 0  liaison purement covalente
• q  0  liaison polaire
• q = n.e  liaison purement ionique
Des atomes aux molécules (33)
Pourcentage d’ionicité :
ion  e.d
 réel  q.d
 réel q

ion e
Des atomes aux molécules (34)
Molécules polyatomiques :


   qi ri
i
ou en simplifiant :
« le moment dipolaire moléculaire est
égal à la somme vectorielle des
moments dipolaires de liaison. »
 attention à la symétrie !
Des atomes aux molécules (35)
Influence de la mésomérie.
C
ind
O

C
+
O
més
exp : très faible et orienté de C vers O
Règle : en général mésomérie > induction
Dualité onde-corpuscule (1)
• La lumière selon Newton XVIIe
… vue comme un jet de particules qui
rebondissent sur les miroirs…
• La lumière selon Maxwell XIXe
… nature ondulatoire qui explique les figures
d’interférences…(diffraction, …)
Unification de l’optique, de l’électricité et
du magnétisme!
Dualité onde-corpuscule (2)
• La lumière selon Einstein XXe
… composée de grains d’énergie (photons)…
E = hn ; p = h/l
• Effet photoélectrique:
– pas d’émission en deçà de nseuil  intensité
– Ecinétique = f(n) mais pas de I
1 2
mv  hn  Wi
2
Dualité onde-corpuscule (3)
• Expérience des fentes d’Young:
I1
Source
Fente
Ecran
Dualité onde-corpuscule (3)
• Expérience des fentes d’Young:
Source
I2
Fente
Ecran
Dualité onde-corpuscule (3)
• Expérience des fentes d’Young:
I1 + I2
Source
Fente
Ecran
?
Dualité onde-corpuscule (3)
• Expérience des fentes d’Young:
I obserbée
Source
Fente
Ecran
Dualité onde-corpuscule (4)
• Que ce passe t-il si on diminue l’intensité
du rayonnement (envoyer les photons un
par un) ?
• Hyp 1 : corpusculaire
l’interférence ne peut être due qu’aux
interactions entre 2 photons qui passent
par les deux fentes en même temps!
Elle devrait donc disparaître.
Dualité onde-corpuscule (5)
• Hyp 2 : ondulatoire
en diminuant l’intensité du rayonnement,
la figure de frange doit être atténuée
mais conservée.
Résultats : ni l’une ni l’autre !
Dualité onde-corpuscule (6)
Si la durée de l’expérience est courte : les
franges disparaissent  Corpusculaire
Si la durée de l’expérience est longue : les
franges réapparaissent  Ondulatoire
Dualité onde-corpuscule (7)
• Hyp 3 : le photon interfère avec lui même
en passant par les 2 fentes !?
Si deux détecteurs derrière les fentes 
les photons passent soit par l’une soit par
l’autre fente.
Si un seul détecteur  plus de frange !
La mesure perturbe le système !
Dualité onde-corpuscule (8)
• Il faut renoncer à la notion de trajectoire !
• Il faut accepter le caractère aléatoire !
(probabiliste)
• Louis de Broglie a étendu cette dualité aux
particules de matière.
mv 
h
l
Dualité onde-corpuscule (9)
Quantification de l’énergie :
« Particule dans une boite unidimensionnelle
de longueur L »
1 2
- énergie cinétique : E  mv
2
1
h
2  E
h
- de Broglie : mv 
2
2
ml
l
- condition de stationarité de l’onde :
l
h 2n 2
L  n ;n N
 E
2
2
8mL
La quantification de l’énergie ne provient
que des conditions aux limites !
Mécanique quantique (1)

• Mécanique classique : F  ma
• Mécanique quantique : Hˆ Yi  EiYi
Yi : fonction d’onde qui décrit la
particule.
Ei : énergie de l’état de la particule
décrit par Yi
Ĥ : opérateur Hamiltonien
Mécanique quantique (2)
• Fonction d’onde :
Seul son carré à un sens physique
dP = Y2 dt = probabilité de trouver la
particule dans le volume dt.
• Elle doit être normée car la probabilité
de trouver l’électron dans tout l’espace
est évidemment 1.
P
 dP 
2
Y
 ( x, y, z)dxdydz  1
tout l'espace
C’est la condition aux limites !!
Atomes Hydrogénoïdes (1)
• 1 seul électron : H, He+, Li2+, …U91+, …
Z
2
• Énergie : En   I
avec n entier positif !
n2
• I = 13,6 eV = 0,5 u.a. = ...
Atomes Hydrogénoïdes (2)
• Qu’est ce que l’énergie d’un atome ?
• énergie cinétique du noyau
• énergie cinétique de l’électron
• énergie potentielle attractive é–ny
Comme noyau beaucoup plus lourd
qu’électron  mouvements indépendants 
séparation des variables (approximation de
Born-Oppenheimer)
Énergie de l’atome  énergie de l’électron
(si noyau fixe dans l’espace)
Atomes Hydrogénoïdes (3)
2
Z
• Énergie : En   I
avec n entier positif !
2
n
• Qd n = 1 : niveau le plus bas (fondamental)
• Qd n > 1 : niveau excité ( E < 0)
• Si E  0 : état ionisé