ALCÈNES ou OLÉFINES

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Éthylène

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Formule générale, structure et isomérie

De formule générale CnH2n, l'alcène contient deux hydrogènes de moins que l'alcane de même chaîne. Cela résulte de la présence, dans son enchaînement carboné, de deux atomes de carbone adjacents, hybrides sp2, tricoordinés et qui échangent entre eux deux liaisons. Aux isoméries de structure qu'ils ont en commun avec les alcanes, les alcènes présentent deux autres modes d'isomérie : l'isomérie de position caractérisée par la place de la double liaison dans la chaîne et une stéréo-isomérie géométrique résultant de la rigidité du squelette au niveau de cette double liaison, qui entraîne la possibilité d'existence de deux enchaînements appelés cis et trans ou mieux Z pour zusammen et E pour entgegen lorsque les deux atomes de carbone doublement liés portent des substituants différents.

La structure électronique de la double liaison de l'éthylène est décrite par deux orbitales moléculaires de symétries σ et π qui résultent du recouvrement longitudinal important des fonctions hybrides sp2 et de celui, latéral, des orbitales 2pz. Le plan nodal ou d'antisymétrie de la fonction contient les deux atomes de carbone et les quatre autres atomes auxquels ils sont liés.

Éthylène

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Structure électronique de l'éthylène dans le modèle orbitalaire. 

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Cette structure électronique impose la coplanéité des six noyaux atomiques et la rigidité du squelette des liaison σ qui les unissent car il y a parallélisme des axes de révolution des deux orbitales 2pz dont le recouvrement maximal assure le partage du doublet π. Cet aspect géométrique se retrouve pour toutes les doubles liaisons homo- et hétéronucléaires et justifie l'existence d'une isomérie géométrique. Elle implique également une fragilité (polarisabilité) relative de la liaison π qui expliquera la réactivité particulière des alcènes dans les réactions d'addition ioniques et radicalaires. Elle est enfin à l'origine de l'importante anisotropie magnétique observée notamment en résonance magnétique nucléaire (R.M.N.) au niveau des doubles liaisons.

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Écrit par :

  • : professeur de chimie organique à la faculté des sciences de Marseille

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Pour citer l’article

Jacques METZGER, « ALCÈNES ou OLÉFINES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 10 septembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/alcenes-olefines/