Question sur la théorie de l'hybridation

[Hb95]

Bonsoir , j'avais quelques questions sur la théorie de l'hybridation quand ils disent que les orbitales vont se combiner , concrètement ça veut dire quoi ? Aussi comment on fait pour trouver qui est la laison PI et qui est la liaison sigma ? Merci pour la réponse .

[ÇaRame]

Salut!

Je vais essayer de tout réexpliquer. Pour comprendre la théorie de l'hybridation, on va prendre l'exemple du carbone. Le carbone a 6 électrons donc sa configuration électronique est 1s2 2s2 2p2. Quand tu représentes les cases quantiques dans l'état fondamental, tu obtiens ça ci-dessous:

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Donc théoriquement le carbone ne peut faire que 3 liaisons (2 électrons célibataires, les cases x et y et 1 lacune, la case z). Mais tu le sais, le carbone fait en réalité 4 liaisons. Cela est dû à l'hybridation. En gros on va "déplacer" le deuxième électron de la case 2s2 pour le placer dans la case z de la 2p2. Du coup on obtient une hybridation entre 1 case s et 3 cases p donc on appelle cela sp3.

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On peut aussi avoir 1 case s avec 2 cases p et laisser la troisième p seule (avec un électron) et on a donc sp2 et enfin si on hybride une s et une p on a l'hybridation sp et 2 cases p seules à part.
C'est cela la combinaison des orbitales.

Pour savoir quelle liaison est pi et laquelle est sigma, retiens que 4 liaisons c'est 4 sigma. Une double liaison c'est une pi et une sigma et enfin une triple liaison c'est 2 pi et 1 sigma. Comme ci-dessous:

Annotation 2020-08-31 214640.jpg

J'espère que c'est plus clair pour toi, si besoin n'hésite pas à poser tes questions.
Bon courage

[Hb95]

Déjà merci d'avoir pris le temps de me répondre , ensuite j'ai encore 2 questions la première c'est comment on fait pour savoir qu'un atome peut faire X liaisons avec les cases quantiques ? Et du coup la 2ème c'est que j'ai pas compris quand tu dis "On peut aussi avoir 1 case s avec 2 cases p et laisser la troisième p seule (avec un électron) et on a donc sp2 et enfin si on hybride une s et une p on a l'hybridation sp et 2 cases p seules à part" est ce que tu pourrais me faire un petit schéma s'il te plait ?Merci

[ÇaRame]

Tout le plaisir est pour moi! (si ça se voit pas déjà, j'adore expliquer l'hybridation haha)
Pour savoir combien de liaisons se font, et bien c'est tout simplement avec les électrons de valence à partir de la configuration électronique. Voici un petit tableau (que tu peux retrouver dans le tut de Chimie).

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Donc en fait quand tu as 2 électrons dans une case quantique, c'est un doublet non liant. Un électron tout seul dans une case c'est un électron célibataire qui peut donc permettre une liaison covalente avec un autre atome. Et une case vide, c'est ce qu'on appelle une lacune. Vous avez vu en cours qu'une lacune ça sert à faire une liaison covalente dative.

Pour ce qui est des 2 autres types d'hybridation voici un schéma:

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Si tu as d'autres questions, n'hésite pas

[Hb95]

D'accord ,merci alors j'ai compris comment retrouver le nombres de liaisons que peut faire un atome (que avec les cases quantiques par contre mais pas avec le tableau sur les électrons de valence ) par contre l'hybridation elle va permettre au carbone de faire 4 liaisons simples mais du coup les 2 électrons qu'il lui reste ils sont où ? Parce que dans la toute première représentation de ses cases quantiques on avait 6 électrons et ensuite avec l'hybridation on en 4 dans celles que tu m'as redessiner , a part si il faut rajouter 1s^2?

[Lounes.dah]

Coucou ! Les électrons de la sous couche 1s ne sont pas des électrons de Valence, ainsi ils sont pas assez en périphérie de l’atome pour faire des liaisons (pour t’imager un peu). Le tableau quelle t’a envoyé te permet justement de déterminer le nombre d’électrons de Valence dont les orbitales seront susceptible de s’hybrider.
N’hésitez pas à me corriger si je m’égare

[ÇaRame]

D'accord ,merci alors j'ai compris comment retrouver le nombres de liaisons que peut faire un atome (que avec les cases quantiques par contre mais pas avec le tableau sur les électrons de valence ) par contre l'hybridation elle va permettre au carbone de faire 4 liaisons simples mais du coup les 2 électrons qu'il lui reste ils sont où ? Parce que dans la toute première représentation de ses cases quantiques on avait 6 électrons et ensuite avec l'hybridation on en 4 dans celles que tu m'as redessiner , a part si il faut rajouter 1s^2?

Oui pour être plus exacte j'aurais dû ajouter la 1s² mais elle ne fait pas partie de l'hybridation. Lounès a raison, les électrons de 1s² ne permettent pas de faire une liaison. Voici ce qu'on obtient en réalité:

Annotation 2020-09-01 195004.jpg

Pour le tableau c'est assez simple.
1) pour une configuration qui finit en nsx on a x électrons de valence. Exemple le Li (qui a 3 électrons) : 1s² 2s1 --> 1 électrons de valence
2) pour une configuration qui finit en nsx npy on a x+y électrons de valence. Exemple le C (qui a 6 électrons) : 1s² 2s² 2p2 --> 2+2= 4 électrons de valence
3) pour une configuration qui finit en (n-1)dx nsy on a x+y électrons de valance. Exemple le Sc (qui a 21 électrons) : 1s² 2s² 2p6 3s² 3d7 4s² --> 7+2=9 électrons de valence.
Pour ce dernier exemple on remplit bien la 4s AVANT la 3d mais par souci de cohérence par rapport au tableau j'ai écrit la 3d avant la 4s.

[Hb95]

Mercii j'ai compris maintenant ! Donc si je récapitule avec le carbone , si on prend sa représentation quantique 1s^2 , 2s^2 , 2p^2 il peut faire un doublet non liant et 3 liaisons ( 2 covalentes simples et 1 dative) . On compte pas 1s^2 car les electrons sont sur la couche K et ils ne sont pas assez éloignés du noyau pour faire des liaisons ? Dernière question comment trouver le nombre quantique principal n ?

[ÇaRame]

Mercii j'ai compris maintenant ! Donc si je récapitule avec le carbone , si on prend sa représentation quantique 1s^2 , 2s^2 , 2p^2 il peut faire un doublet non liant et 3 liaisons ( 2 covalentes simples et 1 dative) . On compte pas 1s^2 car les electrons sont sur la couche K et ils ne sont pas assez éloignés du noyau pour faire des liaisons ? Dernière question comment trouver le nombre quantique principal n ?

Oui c'est ça dans l'état fondamental mais en réalité, le carbone est toujours hybridé donc il fait 4 liaisons (soit 4 liaisons simples en hybridation sp3, soit 2 liaisons simples et 1 double en hybridation sp2 et enfin 1 liaison simple et 1 triple en hybridation sp).

Le nombre quantique principal n c'est le numéro de la couche électronique. Quand on te donne 1s 2s 2p 3s etc... et bien le 1 ou le 2 ou le 3 c'est le nombre quantique principal. Ce nombre peut prendre des valeurs comprises entre 1 et 7. n=1 c'est la couche K, n=2 c'est L, n=3 c'est M, etc...

[Hb95]

Merci !