Comment les angles de liaison sont-ils déterminés?

Le les positions des atomes respectifs les uns par rapport aux autres dans un réseau cristallin (solide) peuvent être déterminées par cristallographie aux rayons X. À partir de ces positions, les longueurs et angles de liaison peuvent également être calculés avec précision.

Le cas le plus mémorable de résolution de la structure géométrique dune molécule était Franklin et Gosling « s cristallographie aux rayons X de lADN , information utilisée plus tard par Watson et Crick pour résoudre le mystère de la structure de lADN.

Pour de nombreux composés simples (binaires) les formes moléculaires et les angles de liaison peuvent également être déterminés théoriquement (voir lien).

Commentaires

• I ' d aime ajouter que les angles de liaison (ainsi que les longueurs de liaison) des molécules (simples) en phase gazeuse peuvent être déterminés par spectroscopie rotationnelle. Lorsquon prend le spectre de rotation dune molécule, on peut déterminer les constantes de rotation qui dépendent des masses des atomes et des positions relatives des atomes. Lorsquun ou plusieurs atomes sont substitués par un autre isotope (par exemple D pour H), lapproximation de Born-Oppenheimer nous dit que les positions relatives des atomes dans la molécule ne changent pas (dans le SE électronique, tous les noyaux sont considérés comme de masse infinie au premier ordre).
• Les constantes de rotation changent bien sûr et à partir du changement de celles-ci, les positions relatives peuvent être déterminées. Bien sûr, plus la molécule est grosse, plus il faut de substitutions. Les équations nécessaires sont appelées les équations de Kraitchman.

Nous utilisons la répulsion de paires délectrons de valence-shell ( VSEPR) pour prédire la géométrie des molécules et des ions liés de manière covalente. Une fois le modèle et les angles prédits déterminés, nous effectuons des calculs en utilisant léquation non relativiste de Schrödinger basée sur les modes vibrationnels de la molécule et comparons ceux-ci aux données spectroscopiques pour obtenir un accord.

Citant de ce tutoriel ,

Le modèle VSEPR peut être expliqué de la manière suivante. Nous savons quun atome a une enveloppe externe délectrons de valence. Ces électrons de valence peuvent être impliqués dans la formation de liaisons simples, doubles ou triples, ou ils peuvent être non partagés. Chaque ensemble délectrons, quils soient non partagés ou dans une liaison, crée une région de lespace chargée négativement. Nous avons déjà appris que des charges similaires se repoussent. Le modèle VSEPR indique que les différentes régions contenant des électrons ou des nuages délectrons autour dun atome sétalent de manière à ce que chaque région soit aussi éloignée que possible des autres.

Vous mentionnez un angle de 109,5 degrés. Cet angle fait référence aux structures avec quatre régions de haute densité électronique autour de latome central.

Les structures de Lewis suivantes montrent trois molécules dont latome central est entouré de quatre nuages de haute densité électronique:

^{Source de limage}

Citation à nouveau de ici ,

Ces molécules se ressemblent en ce que chaque atome central est entouré de quatre paires délectrons, mais elles diffèrent par le nombre de paires délectrons non partagées sur latome central. Rappelez-vous que, bien que nous les ayons dessinés dans un plan, les molécules sont tridimensionnelles et les atomes peuvent être devant ou derrière le plan du papier. Quelle géométrie la théorie VSEPR prévoit-elle pour ces molécules?

Prédisons la forme du méthane, CH4. La structure de Lewis du méthane montre un atome central entouré de quatre régions distinctes de haute densité électronique. Chaque région se compose dune paire délectrons liant latome de carbone à un atome dhydrogène. Selon le modèle VSEPR, ces régions à haute densité électronique sétalent à partir de latome de carbone central de telle sorte quelles sont aussi éloignées que possible les unes des autres.

Vous pouvez prédire la forme résultante à laide dun polystyrène boule ou guimauve et quatre cure-dents. Poussez les cure-dents dans la balle, en vous assurant que les extrémités libres des cure-dents sont aussi éloignées que possible les unes des autres. Si vous les avez correctement positionnés, langle entre deux cure-dents sera de 109,5 °.Si vous recouvrez maintenant ce modèle de quatre morceaux de papier triangulaires, vous aurez construit une figure à quatre côtés appelée tétraèdre régulier. La figure 7.8 montre (a) la structure de Lewis pour le méthane, (b) la disposition tétraédrique des quatre régions de haute densité électronique autour de latome de carbone central, et (c) un modèle de remplissage despace de méthane.

^{Source de limage}

Une fois que vous avez prédit langle de liaison approprié à partir du modèle VSEPR, puis en fonction de ce modèle , on peut commencer à effectuer des calculs dénergie associés à différents modes vibrationnels de la molécule en utilisant léquation de Schrödinger non relativiste. On compare ensuite ces résultats aux valeurs observées dans les données spectroscopiques qui vérifient que le modèle est correct.

Commentaires

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