CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
COURS
50
2
Architecture moléculaire
– 1/2 – 1/2
O – C – O
H
Doc. 17 Hybride de résonance de
l’ion formiate. Les pointillés traduisent
la délocalisation des deux
doublets.
(*) Les formules (I) et (II) sont très
utiles pour expliquer la dimérisation de
NO 2 en N 2O 4 par établissement d’une
liaison covalente simple entre les deux
atomes d’azote.
Le benzène a été découvert par le physicien
et chimiste M. FARADAY en 1825.
C’est le chimiste allemand A. VON
KÉKULÉ qui a proposé en 1865 les deux
formes ci-contre pour expliquer les
propriétés du benzène.
H
H
C
H
C
C C
C
H
C
H
H
Doc. 18 Hybride de résonance du
benzène : les deux formules de
Kékulé contribuent de manière
identique à la description de la
structure électronique du benzène.
Ces deux formes sont équivalentes. Elles diffèrent par le positionnement de
deux doublets d’électrons au niveau de trois atomes : on dit que les deux doublets
sont délocalisés sur ces trois atomes ou encore que le doublet π de la
double liaison est délocalisé (doc. 17).
Ces résultats sont en accord avec la longueur des liaisons carbone-oxygène
dans ces deux édifices : 120 pm pour la double liaison CO du méthanal et
127 pm pour les deux liaisons de l’ion formiate qui sont intermédiaires entre
une simple liaison C–O (140 pm) et une double liaison C=O (120 pm).
■ Considérons le cas du dioxyde d’azote NO2
Avec un nombre d’électrons de valence N e = 5 + 2 6 = 17, nous devons répartir
huit doublets et un électron célibataire.
Deux doublets sont utilisés pour établir des liaisons simples entre l’atome
d’azote et les deux atomes d’oxygène. Les six autres doublets permettent de
compléter l’octet des deux atomes d’oxygène et l’électron célibataire est placé
sur l’azote :
Cette formule présente de nombreuses charges formelles qui peuvent être minimisées
en envisageant une double liaison entre l’atome d’azote et un atome
d’oxygène :
O = N
(I) – O
O – N (II)
•
= O
•
La règle de l’octet y est vérifiée pour l’atome le plus électronégatif ; ces formules
présentent des charges formelles en accord avec les électronégativités
des éléments mis en jeu.
On peut aussi envisager de placer l’électron célibataire sur un des deux atomes
d’oxygène :
• •
(III) O – N = O O = N – O (IV)
Les formules (III) et (IV) ne présentent pas de charge formelle.
(I), (II), (III) et (IV) constituent les principales formules mésomères du dioxyde
d’azote (*) .
■ La chimie présente ainsi de nombreux exemples de composés à liaisons délocalisées.
Le benzène C 6H 6 est l’un des plus célèbres en chimie organique.
La molécule de benzène est cyclique et plane. Les centres des six atomes de
carbone sont situés aux sommets d’un hexagone régulier : les six liaisons carbone-carbone
sont identiques et leur longueur, 139 pm, est intermédiaire entre
la longueur d’une simple liaison C–C, 154 pm, et celle d’une double liaison
C=C, 134 pm.
Avec un nombre d’électrons de valence égal à Ne =64 + 6 1 = 30, soit un
nombre de doublets à placer de D = 15, nous pouvons établir deux formules
mésomères appelées formules de Kékulé.
H
C
H
C
H
C
H
C C
H C H
O – N 2 – O
•
H
C
H
C
H
C
H
C C
H C H