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STÉRÉOCHIMIE Stéréochimie et liaison chimique

Hybridation des orbitales

Le remplacement des fonctions ϕ, construites sur les orbitales atomiques χ des atomes isolés, par des combinaisons linéaires ϕ′, est équivalent du point de vue formel à la construction d'orbitales moléculaires directement à partir d'orbitales atomiques χ′, combinaisons linéaires des orbitales initiales χ. Ces nouvelles orbitales, appelées hybrides, ne possèdent plus les éléments de symétrie des orbitales s, p, d, ..., appropriées aux problèmes atomiques, mais reflètent au contraire la symétrie générale de la molécule dans laquelle elles sont engagées. En particulier, les liaisons étant assurées désormais par des couples de telles orbitales, la densité électronique de chacune d'elles est concentrée le long de la ligne joignant le noyau porteur de cette orbitale au noyau voisin avec lequel il est lié. Par exemple, dans le méthane, les quatre orbitales non équivalentes 2s, 2px, 2py et 2 pz du carbone peuvent être remplacées par quatre hybrides de même nature dont la densité électronique sera concentrée en avant de l'atome de carbone dans la direction de l'hydrogène correspondant. On retrouve ainsi la notion classique de valence dirigée, essentielle à la conception de la stéréochimie.

Reliée à la symétrie de la molécule, la notion d'hybridation permet de classer les divers types de structure moléculaire : hybridation sp3, comme dans le méthane, avec quatre directions de valence dans l'espace ; hybridation sp2, comme dans les molécules planes, avec trois directions de valence coplanaires et une quatrième orbitale 2 p pure, d'axe perpendiculaire au plan de la molécule ; hybridation sp dans les molécules linéaires avec deux orbitales non hybridées ; hybridation sp3d2, comme dans les complexes des éléments de transition avec six directions de valence, etc. Cependant, il est important de remarquer que la prévision du type de structure ne peut être faite qu'à partir de considérations énergétiques et que les déductions intuitives conduisent parfois à des conclusions erronées. Rien n'assure, par exemple, que lorsqu'un atome est lié à quatre atomes de même nature, les quatre liaisons sont équivalentes. C'est vrai pour des molécules construites à partir d'un atome central léger comme le carbone (CH4, CCl4, etc.) mais inexact pour des atomes très lourds comme le thorium, l'uranium (ThCL4, UBr4, etc.). L'hybridation, ou, ce qui revient au même, la structure la plus symétrique, ne correspond pas nécessairement à l'édifice le plus stable. Toutefois, cette proposition est valable pour la plupart des molécules envisagées en chimie organique, d'où son utilité.

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Écrit par

  • : professeur émérite à l'université de Provence

Classification

Pour citer cet article

André JULG. STÉRÉOCHIMIE - Stéréochimie et liaison chimique [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Média

Orbitales moléculaires - crédits : Encyclopædia Universalis France

Orbitales moléculaires

Autres références

  • AMPÈRE ANDRÉ-MARIE (1775-1836)

    • Écrit par Louis POUDENSAN
    • 1 788 mots
    • 1 média
    ...s'arrête pas à l'énoncé de cette loi ; il cherche à en déduire la forme et l'arrangement des atomes pour prévoir leurs combinaisons, leurs substitutions. Il conçoit ce que l'on appelle aujourd'hui lastéréochimie qui, à son époque, ne fut considérée que comme « une fantaisie révolutionnaire ».
  • BARTON DEREK HAROLD RICHARD (1918-1998)

    • Écrit par Georges BRAM
    • 484 mots
    • 1 média

    Chimiste britannique né à Gravesend (Kent). Derek Harold Richard Barton obtient son doctorat en 1942 à l'Imperial College de l'université de Londres, où il travaille deux ans dans un laboratoire dépendant des autorités militaires. Après un an passé dans l'industrie chimique, il retourne à l'Imperial...

  • CHIMIE THÉORIQUE

    • Écrit par Lionel SALEM, François VOLATRON
    • 4 288 mots
    • 10 médias
    ...cas présent, de la symétrie spatiale des orbitales moléculaires. Woodward et Hoffmann ont considéré la réaction de fermeture de cycle de la molécule de butadiène. Ils ont fait remarquer que, pour une molécule portant des substituants différents X et Y aux deux bouts, deux produits distincts peuvent être...
  • CHIRALITÉ, chimie

    • Écrit par Pierre LASZLO
    • 1 347 mots

    Un objet est chiral s'il n'est pas superposable à son image dans un miroir, ou image spéculaire. Nos mains appartiennent à cette classe des objets chiraux, d'où leur nom, dérivé du grec kheir, « main ». Nos mains, gauche et droite, sont l'image spéculaire l'une de l'autre. De la...

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Voir aussi