Page 95 - Chimie organique - cours de Pau 2- Brigitte Jamart

Partie 1 ■ Chimie organique générale

J usqu'ici les molécules ont été décrites selon un« modèle» simple, celui d'un assemblage d'atomes,
eux-mêmes imaginés comme des sphères compactes. Ces atomes sont« liés» les uns aux autres dans un
ordonnancement représenté par la formule plane (chapitre 1), et ils occupent les uns par rapport aux autres,
dans l'espace, des positions déterminées (chapitre 2).
La compréhension du comportement chimique des molécules, au cours des réactions, nécessite de dépasser
ce niveau de description, et d'envisager maintenant la structure électronique des molécules. Au cours d'une
réaction, certains atomes antérieurement liés se séparent et, inversement, d'autres deviennent liés alors
qu'ils ne l'étaient pas. Une réaction se ramène ainsi toujours à une succession, plus ou moins complexe,
d'actes élémentaires consistant en la formation ou la rupture de certaines liaisons.
Il est donc nécessaire à une « chimie intelligente » de connaître la nature de la liaison chimique. Or les
liaisons sont assurées par des électrons et une étude de la structure électronique des molécules a essentiel-
lement pour objectif de parvenir à cette connaissance. Il s'agit en somme de décrire avec une meilleure
précision ce que signifient les tirets qui représentent symboliquement les liaisons dans les formules.
C'est l'objet de ce chapitre, et les points qui y sont abordés seront constamment évoqués dans la suite ; ils
sont, au sens propre, réellement fondamentaux.

4.1 LA NOTION DE STRUCTURE ÉLECTRONIQUE

Les molécules sont constituées d'atomes, eux-mêmes formés de noyaux positifs entourés d'électrons
négatifs. Une molécule est donc en définitive un ensemble globalement neutre de particules chargées, en
2 nombre défini et constant (hors le cas d' ionisation). Les noyaux, lourds, occupent des positions relatives

chap. 2, pratiquement fixes les unes par rapport aux autres, auxquelles correspond le « squelette » de la molécule.
§ 2.1.2 Les électrons, légers et très mobiles, constituent le « nuage électronique», qui entoure ce squelette.
Mais il n'est pas exclu que la distribution interne des électrons au sein de la molécule comporte des
zones de « raréfaction » et des zones de « densification » du nuage électronique. En d'autres termes, il
peut exister des sites où localement la neutralité électrique n'est pas assurée.
D'une façon analogue, l'atmosphère terrestre comporte une quantité constante d'air mais présente
des zones de dépression et des zones de haute pression. De même que l'on peut établir des cartes
montrant la localisation géographique de ces zones, cernées par des lignes isobares (le long desquelles
la pression atmosphérique a une valeur constante), il est possible de décrire les localisations préfé-
rentielles des électrons dans une molécule et de tracer des lignes d'isodensité électronique (fig. 4.1 ).

H H

H H

H H

H H

Figure 4.1 La carte électronique du naphtaléne.
2 La diffraction des rayons X permet d'établir des sortes de « cartes de densité électronique », où la
§ 4.4 localisation des atomes apparaît nettement. Ces techniques permettent donc aussi d'élucider ou de
confirmer la géométrie des molécules (ici, un point important est l'égale longueur de toutes les liai-
sons carbone-carbone).

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