CHIMIE

Doc. 27 La liaison dans la molécule
de dilithium est une liaison s.
Chacun des atomes porte trois
lacunes électroniques.
Doc. 28 Dans la représentation de
Lewis en accord avec la configuration
électronique moléculaire,
les deux liaisons entre les atomes
sont des liaisons p et la règle de
l’octet n’est pas vérifiée.
2p 1
2s 1
Li – Li
|C=C|
s ∗ sz
N 2
s zs
s ∗ zs
s sz
p∗
x p∗
y
px py 2s 2
N 1 N 2
2p 2
Doc. 29 Diagramme énergétique
des O.M. de la molécule de diazote.
Structure électronique des molécules
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COURS
Le remplissage des divers niveaux dépend du nombre total N e d’électrons de
valence (N e = Σn e ) de la molécule considérée. La configuration électronique
de l’édifice diatomique permet de déterminer le caractère diamagnétique (D)
ou paramagnétique (P) de la molécule et l’indice de liaison I qui la caractérise
et d’en déduire diverses caractéristiques (existence de la molécule, nature s
et/ou π des liaisons, bilan énergétique des interactions, distance internucléaire
d’équilibre r e).
■ Configurations électroniques des molécules dans leur état fondamental
Étudions successivement les molécules diatomiques homonucléaires correspondant
aux éléments de la seconde période.
• Li2 : s sz 2
L’indice de liaison est égal à 1;les deux électrons de valence de la molécule
sont décrits par une O.M. s (doc. 27). La liaison entre les deux atomes est une
liaison s. Ne possédant pas d’électrons célibataires, la molécule est diamagnétique,
ce qui est conforme à l’expérience.
• Be 2 : s sz 2 ssz *2
L’O.M. s liante et l’O.M. s* antiliante décrivant chacune deux électrons, l’énergie
électronique de l’édifice diatomique est donc supérieure à l’énergie électronique
des atomes isolés et il en est de même de l’énergie totale (E élec + E nuc).
La molécule de dibéryllium n’existe pas car elle est moins stable que deux
atomes de béryllium isolés.
Ce résultat est cohérent avec la valeur nulle de l’indice de liaison :
(I = (2-2) = 0). Ceci est conforme à l’expérience : le corps simple
correspondant à l’élément béryllium est monoatomique à l’état gazeux.
• B 2 : s sz 2 ssz *2 px 1 py 1
Les deux électrons décrits par l’O.M. s sz* antiliante compensent approximativement
les effets des deux électrons décrits par l’O.M. liante s sz. Il y a donc
deux demi-liaisons p pour assurer la cohésion de la molécule. Les deux électrons
correspondants, décrits par deux O.M. différentes et de même énergie,
sont célibataires et de spins parallèles, conformément à la règle de Hund : la
molécule est paramagnétique, conformément aux résultats expérimentaux.
L’indice de liaison est égal à 1. Il est difficile de donner une représentation de
Lewis de la molécule cohérente avec sa configuration électronique à cause de
ces «demi-liaisons ».
• C 2 : s sz 2 ssz *2 px 2 py 2
Les deux électrons décrits par l’O.M. s sz* antiliante compensent approximativement
les effets des deux électrons décrits par l’O.M. liante s sz. Ce sont deux
liaisons p qui assurent la cohésion de l’édifice. L’indice de liaison est effectivement
égal à 2 (doc. 28). La molécule est diamagnétique.
• N 2 : s sz 2 ssz *2 px 2 py 2 szs 2
L’énergie de l’O.M. s sz est bien plus basse que celle des O.A. 2s de l’atome
d’azote, le doublet décrit par l’O.M. s sz est fortement liant. Les énergies des
O.M. s sz* et s zs sont assez proches de celles des O.A. des atomes d’azote : ces
O.M. s sz* et s zs sont considérées comme non liantes car l’occupation des niveaux
d’énergie correspondants ne provoquent pas de stabilisation ou de déstabilisation
de l’édifice (doc. 29).
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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