5. La pyramide trigonale
De nombreuses molécules possèdent un atome tricoordiné qui forme avec ses trois substituants une pyramide trigonale dont il occupe le sommet. La molécule d'ammoniac NH3 et les amines NR3, où R est un reste hydrocarboné, en sont des exemples, ainsi que bien d'autres composés dans lesquels l'azote est remplacé par le phosphore, le soufre, l'arsenic, etc. On constate le plus souvent que la pyramide se retourne comme un parapluie ; cette inversion de configuration, au cours de laquelle l'atome central passe au travers du plan formé par les trois substituants, peut se produire à des fréquences très rapides dès la température ambiante : 1010 fois par seconde pour l'ammoniac, beaucoup moins vite si l'azote porte des substituants plus lourds ou s'il est engagé dans une structure cyclique comme dans le composé montré en 6 d, auquel l'inversion simultanée des deux atomes d'azote donne un mouvement qui n'est pas sans rappeler un battement d'ailes (la fréquence des battements est, à la température ambiante, de l'ordre de 300 fois par seconde). Dans ce dernier cas, la tension qui résulte de l'existence des cycles élève considérablement la barrière d'énergie qu'il faut franchir pour passer par l'état de transition plan. La fréquence de l'inversion est une caractéristique remarquablement constante, à une température donnée, de la molécule étudiée, à tel point que l'on a réalisé des horloges à ammoniac servant d'étalon pour la mesure du temps.
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