Page 100 - Chimie organique - cours de Pau 2- Brigitte Jamart

Chapitre 4 ■ La structure électronique des molécules

La fonction d'onde \j/est une fonction des coordonnées d'espace, définies par rapport au noyau pris
pour origine. Ellen' a pas par elle-même une signification physique, mais la valeur en un point de son
carré f? détermine la probabilité dP de trouver l'électron dans un élément de volume dv autour de ce
point : dP = y?·dv. Le rapport dP/dv = f? est appelé densité de probabilité de présence de l'électron
au point considéré (on dit aussi, par simplification, densité électronique). La façon dont f? varie dans
l'espace entourant le noyau diffère selon qu'il s'agit d'une orbitale s,p, d ouf
Géométrie des orbitales set p

Seuls les électrons des orbitales s et p (orbitales de la couche externe) interviennent couramment dans
les liaisons en chimie organique.
• Les orbitales s (une seule par couche électronique, comme il n'y a qu'une seule case quantiques)
ont une symétrie sphérique. La probabilité de trouver l'électron varie de la même façon en fonction
de la distance au noyau, quelle que soit la direction dans laquelle on s'en éloigne. L'ensemble des
points où la « densité électronique » a une même valeur constitue une sphère centrée sur le
noyau (cette sphère est une surface d'isodensité électronique).
• Les orbitales p (trois par couche, comme il y a trois cases quantiques p) sont en revanche « direc-
tionnelles »: la densité électronique correspondante est maximale dans une direction privilégiée, et
les trois directions privilégiées des trois orbitales p sont les trois axes orthogonaux d'un trièdre
cartésien. Chaque orbitalepcomporte deux régions (lobes) de forte densité électronique, situées de
part et d'autre du noyau, pour lesquelles l'un des axes x, y ou z est un axe commun de symétrie de
révolution (symétrie cylindrique). La figure 4.2 donne la forme et l'orientation spatiale des deux
lobes, pour chacune des trois orbitales p de la couche L.

z z z

X X X

y y y
Figure 4.2 Les trois orbitales p de la couche L (orbitales 2p).
La forme donnée ici aux deux lobes et celle des surfaces sur lesquelles la « densité électronique »
(r) a une valeur uniforme (surfaces d'isodensité électronique). Souvent les orbitales p sont repré- p
sentées par deux sphères, ou deux ellipsoïdes (ballons de rugby) ; chacune de ces représentations
Cours de Chimie
a en fait une signification particulière, qui ne peut être explicitée ici (voir cours de chimie physique,
physique,
chapitre 5). Mais dans tous les cas, il s'agit de surfaces mathématiques, sur lesquelles une fonction a chap. 5
en tous points la même valeur, et non pas d'enveloppes qui renfermeraient l'électron.
b) La formation des liaisons covalentes
L'idée fondamentale de la mise en commun d'un doublet, déjà présente dans le modèle de Lewis, est
conservée. Mais il s'y ajoute l'idée complémentaire de recouvrement des orbitales: les deux orbitales
atomiques dans lesquelles se trouvent originellement les deux électrons impairs se recouvrent

79