CHIMIE

E
E H
∆E s ∗
1s 1
∆E s
H 1
H 2 +
s * s
s s
H 2
1s 2
Doc. 11 Diagramme énergétique des
O.M. de l’ion diatomique H 2 + .
E
E H
∆E s ∗
1s 1
∆E s
H 1
H 2
s * s
s s
H 2
1s 2
Doc. 12 Diagramme énergétique des
O.M. de la molécule H 2.
H – H
Doc. 13 La représentation de Lewis
de la molécule de dihydrogène est en
accord avec sa configuration électronique
en s 2 s. La liaison entre les
deux atomes est une liaison s.
2.2.2. Analyse des propriétés des espèces H + 2 , H 2, He 2
2.2.2.1. Ion diatomique H 2 +
COURS
L’ion H 2 + ne comporte qu’un seul électron qui est nécessairement non apparié,
d’où le caractère paramagnétique de l’espèce. L’électron occupe le niveau
d’énergie le plus bas (doc. 11) ,pour donner à l’ion H 2 + la configuration moléculaire
: s s 1 .
D’où un indice de liaison de :
I (H 2 + ) = (1 – 0) = 0,5
soit l’équivalent de 0,5 liaison s . Il est difficile de donner une représentation
de cette demi-liaison. La distance d’équilibre H–Hvaut ici : d e = 106 pm.
L’existence de l’ion H 2 + s’explique par un bilan énergétique favorable par rapport
à l’ensemble formé par un atome d’hydrogène H et un proton H + .
En effet, le bilan énergétique de l’interaction est égal à DE s (DE s 0). La
valeur expérimentale de l’énergie qu’il faut fournir pour casser la liaison, égale
à l’énergie de liaison, vaut 255 kJ . mol –1 .
2.2.2.2. Molécule H 2
Chacun des deux atomes d’hydrogène possède, dans son état fondamental, un
électron qui occupe l’O.A. 1s H . Les deux électrons de la molécule de dihydrogène
H 2 vont se placer par ordre d’énergie croissant dans les O.M. (doc. 12) :
ils occupent donc le niveau liant s s , pour aboutir à la configuration s s 2 dans
laquelle ils sont appariés, propriété que confirme le caractère diamagnétique
de la molécule de dihydrogène.
Le niveau s s étant plus bas que les niveaux 1s H individuels, le bilan énergétique
de l’interaction est égal à 2 DE s ; la molécule est donc plus stable que le
système initial que constituaient les deux atomes d’hydrogène isolés. L’énergie
de liaison covalente D HH vaut alors 431 kJ . mol –1 ; c’est une valeur élevée
qui explique la stabilité importante de la molécule.
La longueur de la liaison, grandeur qui mesure la distance internucléaire
d’équilibre H 1 –H 2 , est d e = 74 pm . Elle est, par définition, égale au double
du rayon covalent de l’élément. Elle est plus courte que la longueur de la liaison
dans H + 2, ce qui est en accord avec l’ordre inverse des valeurs absolues des
bilans énergétiques des interactions dans H 2 et H + 2 (2DE s DE s) et des énergies
de liaison correspondantes (D(H 2) D(H + 2)).
L’indice de liaison vaut :
Structure électronique des molécules
I (H 2)= (2 – 0) = 1
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il y a formation d’une liaison simple entre les deux atomes. Celle-ci est de
type s , puisque les deux électrons sont décrits par une O.M. s s (doc. 13).
2.2.2.3. Molécule He 2
Avec deux électrons par atome, la molécule He 2 aurait quatre électrons. Le
remplissage des niveaux d’énergie des O.M. conduit à la configuration s s 2 ss * 2 .
L’indice de liaison vaut alors : I (He2) = (2 – 2) = 0
Le bilan énergétique de l’interaction est alors égal à 2 DEs + 2 DEs*. Ilest positif
puisque : DEs 0 DEs* et DEs DE * délit un est autorisée non photocopie –La PCSI année,
s. La molécule He2 serait moins
1re stable que l’ensemble formé par les deux atomes d’hélium. La méthode C.L.O.A.
Chimie, /
confirme donc bien l’inexistence de la molécule He2, justifiant le fait que l’hé-
Prépa H –
lium est un corps monoatomique.
Livre
n+
En revanche, les espèces ionisées He2 ( n = 1, 2 ou 3 ) sont plausibles, puis-
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qu’elles conduisent à des valeurs non nulles pour l’indice de liaison. ©
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