Dans le formamide, les azotes semblent être $ \ ce {sp ^ 3} $ hybridés, ce qui implique une géométrie tétraédrique. Cependant, lanalyse montre que la molécule est en fait très presque plane avec des angles de liaison proches de 120 degrés.
EDIT: comme suggéré par Martin et une autre affiche, lhybridation est un concept approximatif. Alors peut-être que lhybridation de lazote après une analyse plus approfondie devrait être mieux décrite comme quelque part entre $ \ ce {sp ^ 3} $ et $ \ ce {sp ^ 2} $. Cela nécessiterait cependant encore une planéité, nest-ce pas? Les liaisons Pi sont formées par lappariement délectrons ci-dessus et ci-dessous dans les orbitales p; une liaison efficace est obtenue lorsque ces orbitales p sont parallèles les unes par rapport aux autres.
Je pense que cela a à voir avec le caractère de double liaison partielle dans la molécule (semble également être un caractère ionique de la molécule – probablement en raison des effets de retrait délectrons de lazote et de loxygène) .
Cest la réponse standard. Cependant, la liaison hydrogène intramoléculaire jouerait-elle également un rôle? y a-t-il une liaison hydrogène entre lhydrogène périphérique sur lazote et loxygène? Cela ne pourrait-il pas aider à atteindre les angles de liaison de 120 degrés?
Commentaires
- Ce qui me semble étrange, cest votre suggestion que la liaison hydrogène OH pourrait être impliqué: aucun des hydrogènes nest nimporte où près de loxygène, et même sils létaient, je nai aucune idée pourquoi vous ' espérez que cela favorise la planéité . Vous avez peut-être accumulé des intuitions incorrectes sur les liaisons hydrogène que vous voudrez peut-être examiner et éventuellement essayer de désapprendre.
Réponse
La plupart des amides sont plans (pour des raisons stériques, la restriction peut être levée) tout comme le formamide.
Le carbone est évidemment $ \ ce {sp ^ 2} $ hybridé ( car ce concept est très bien applicable ici), donc en organisant ses ligands dans un plan avec environ 120 $ ^ \ circ $ angles. Naturellement, on supposerait que lazote est $ \ ce {sp ^ 3} $ hybridé, ce qui est le cas pour la plupart des amines. Cependant, la barrière dinversion pour ces molécules est (selon les substituants) très faible. $$ \ ce {[NH3] ^ {pyr-top} < = > [NH3] ^ {TS-plan} < = > [NH3] ^ {pyr-bot}} $$ Pour lazote qui signifie aller de $ \ ce {sp ^ 3} $ à $ \ ce {sp ^ 2} $ et inversement. Vous pouvez maintenant stabiliser la structure intermédiaire par conjugaison, et cest exactement le cas ici. Dans votre graphique, cela fait référence à lentrée 2. Cela fait que lazote est probablement dhybridation $ \ ce {sp ^ 2} $ et que la seule paire dentrée 1 serait dans une orbitale $ \ ce {p} $.
La conjugaison se produit comme indiqué dans votre graphique par le chevauchement de cette orbitale avec lorbitale danti-liaison $ \ pi ^ * ~ \ ce {C-O} $. Cela provoque une augmentation de lordre des obligations $ \ ce {N-C} $, tandis que lordre $ \ ce {C-O} $ BO doit diminuer.
Toutes ces structures de résonance ne sont que des descriptions détats extrêmes, la vérité se situe entre eux. Le schéma suivant considère les plus courants et en ajoute un troisième, qui pourrait expliquer la délocalisation (de manière non traditionnelle de Lewis) jusquà un certain point visuel.
En théorie des orbitales moléculaires, vous pouvez former des orbitales à 3 centres à partir de toutes les molécules perpendiculaires à la plaine moléculaire. Si vous choisissez ce plan pour être $ xy $, les orbitales contributives seront $ \ ce {p _ {$ z $}} $. Le schéma suivant peut étayer cette affirmation, les orbitales dipictées ont été obtenues par un calcul BP86 / cc-PVTZ. (Le HOMO est une paire doxygène isolée dans le plan.)
Bien quil ny ait certainement pas de liaison hydrogène intra moléculaire ($ d (\ ce {OH} \ environ 2,57 $ même niveau), il y aura aussi très certainement une attraction entre la liaison $ \ ce {CO} $ et $ \ ce {NH} $ aidant à stabiliser la planéité. Je nentrerai pas dans les détails à ce sujet, car cela impliquerait de rompre avec le concept dhybridation très pratique.