Page 99 - Chimie organique - cours de Pau 2- Brigitte Jamart

Partie 1 ■ Chimie organique générale

b) Les états de valence
La construction (sur le papier) d'une structure de Lewis prend pour point de départ la configuration
électronique externe des éléments (cf. par exemple, la construction de la molécule NH, à partir de la
2 configuration del' azote).

§ 4.2.1 Il peut arriver que la configuration électronique des atomes dans leur état fondamental ne permette
pas de justifier des structures dont l'expérience montre cependant l'existence. On doit alors attribuer
à certains atomes une autre configuration électronique externe, correspondant à un «état de valence »
différent de leur état fondamental. Mais il ne s'agit que d'un procédé et ces états de valence n'ont pas
de réalité physique. Il serait erroné de penser que les atomes prennent d'abord réellement ces configu-
rations particulières, et forment ensuite des liaisons.

Exemples
On peut avoir « besoin » d'un plus grand nombre d'électrons impairs que n'en comporte l'état fonda-
mental; on sépare alors les électrons d'un doublet, en faisant passer l'un d'eux dans une case vide (à
la condition qu'il en existe dans la même couche).
C'est le cas pour le carbone dans la quasi-totalité de ses composés. Dans l'état fondamental sa

configuration externe 2s,20, ou encore 24[{lit[//} elle ne comporte que deux électrons
impairs de sorte que la formule du méthane devrait être CH, et non CH. On justifie la formule
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expérimentale du méthane en considérant le carbone dans un autre état de valence, 2s ,2p ou 2s[I]
21/1/14,comportant quatre électrons impairs.
On peut aussi, au contraire, avoir « besoin » d'un plus grand nombre de cases vides que n'en com-
porte l'état fondamental; on effectue alors la « manipulation » inverse. Le cas se présente notamment
lorsqu'on doit décrire la fixation d'un oxygène sur un atome qui offre seulement un doublet libre. La

configuration fondamentale de l'oxygène est2,/1\ [?///1\nais on peut libérer une case vide
pour une liaison de coordinence en distribuant les électrons selon la configuration 2+/f/2»/%[] [

4.2.2 Le modèle ondulatoire

Ce modèle de la liaison se réfère au modèle del' atome que fournit la mécanique ondulatoire, et qui est
fondé sur deux idées essentielles :
• L'électron a une « double nature » et, selon les cas, son comportement se décrit soit comme celui
d'une particule, soit comme celui d'une onde.
• Il n'est pas possible d'attribuer à l'électron une orbite géométriquement définie, ni une localisation
précise dans l'espace à un instant donné. On peut seulement connaître la probabilité de sa présence
en chaque point del' espace autour du noyau.

a) La fonction d'onde, ou orbitale

En mécanique ondulatoire, l'état d'un électron dans un atome est défini par une fonction mathéma-
tique w (psi), appeléefonction d'onde ou encore orbitale. La notion d'orbitale correspond à celle de
« case quantique » dans le modèle de Bohr del' atome ; on définit donc les orbitales s, p, d ouf et, de
même que les cases quantiques, une orbitale ne peut être « occupée » que par deux électrons au
maximum, de spins opposés.

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