CHIMIE

a)
b)
H
H
H
H
C
H
H H
H
H
C
109 pm
H
H
109°
154 pm
H
H
Doc. 9 Représentation perspective
de la molécule d’éthane.
C
H
H
109°
Doc. 10 Deux conformations de la
molécule d’éthane :
a) décalée ;
b) éclipsée.
(*) La densité électronique du doublet
électronique constituant la liaison
simple C—C (dit doublet ) est de symétrie
de révolution autour de l’axe de la
liaison. Celle-ci n’est pas affectée par
la rotation.
(**) L’énergie potentielle considérée est
celle qui résulte, à l’échelle de la molécule,
des interactions intramoléculaires.
Cette énergie est obtenue par des calculs
de mécanique quantique pour les
molécules les plus simples. Des mesures
de spectroscopie, de thermodynamique
ou de cinétique permettent d’évaluer des
barrières d’énergie. Pour des raisons de
comparaisons, ces données sont exprimées
en J.mol –1 par multiplication des
énergies à l’échelle de la molécule, en
joule, par la constante d’Avogadro, en
mol –1 .
C
H
H
H
2.3 Représentation perspective
COURS
Il s’agit de perspective cavalière, dont le point de fuite est à l’infini. Des liaisons
parallèles dans la structure sont représentées par des segments parallèles (doc. 9).
Cette représentation est essentiellement utilisée pour le cyclohexane et ses dérivés
(cf. § 3.3).
3 Conformations
3.1 La molécule d’éthane
3.1.1. Géométrie
■ Les deux structures de l’éthane présentées au document 10 se déduisent l’une de
l’autre par rotation autour de l’axe de la liaison carbone-carbone. L’expérience
montre qu’à la température ordinaire ces structures ne sont pas séparables. La
rotation est donc possible autour de cet axe carbone-carbone.
En fait, toutes les dispositions résultant d’une rotation d’angle quelconque autour
de l’axe carbone-carbone sont possibles (*) .
Des structures qui ne diffèrent que par rotation autour d’une liaison simple
sont appelées conformations de la molécule.
■ Le document 11 présente les conformations éclipsées et décalées (ou étoilées),
représentées en projection de Newman.
E p
(en kJ.mol –1 )
11,2
conformations
éclipsées
0
conformations
décalées
0
énergie potentielle
3.1.2. Étude énergétique
Stéréochimie des molécules organiques
q
60 120 180 240 300 360
q (en°)
Doc. 11 Conformations éclipsées et décalées et variation de l’énergie potentielle
E p de la molécule d’éthane en fonction de l’angle de torsion q (les valeurs de E p
sont rapportées à une mole de molécules).
■ Il a fallu attendre 1935 pour que soit confirmée l’idée que la rotation affecte
l’énergie de la molécule. La rotation n’est pas réellement libre, comme on le dit
couramment ; elle est possible, mais gênée. La variation de l’énergie potentielle (**)
de la molécule d’éthane en fonction de l’angle de rotation q, appelé angle de
torsion, est représentée au document 11.
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