Des atomes aux molécules (25)

Des atomes aux molécules (25) n + m = 6 AX6 : SF6, … AX5E : BrF5, ... AX4E2 : XeF4, ... Octaédrique Pyramide à base carrée carrée

Des atomes aux molécules (26) n + m = 7 AX7 : IF7, … Bipyramide à base pentagonale

Des atomes aux molécules (27) • Subtilités : • répulsionn-n > n-l > l-l(n : paire libre ; l : paire liée)

Des atomes aux molécules (28) Influence de la mésomérie. Exercice : à l’aide des modèles de Lewis et VSEPR, expliquer pourquoi l’angle H-N-H vaut 113,2° dans l’aniline, alors qu ’il vaut 107,3° dans NH3 et 120° dans l’ion iminium (H2CNH2+). Aniline

Des atomes aux molécules (29) • Limites du modèle VSEPR. • Pourquoi SiH3 est pyramidal et CH3 plan ? • Pourquoi CaF2 est coudé ? • Pourquoi C2H4 est plan ? • Pourquoi BH2 est linéaire ou coudé suivant qu’il est irradié par la lumière ? • ...

Liens Web VSEPR: http://neon.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/ vsepr/intro/vsepr_splash.html

Des atomes aux molécules (30) • Moments dipolaires électriques. Grandeur vectorielle qui n’a de sens que pour les systèmes électriquement neutres. Si le barycentre des charges positives, chargé +q, ne correspond pas au barycentre des charges négatives, chargé q, la norme du moment dipolaire est égale au produit de la charge q par la distance d entre les barycentres.

Des atomes aux molécules (31) q en coulomb (C) d en mètre (m) m en C.m ou en Debye (D) 1 D = 3,3.1030 C.m Les atomes isolés n’ont pas de moment dipolaire. Les molécules diatomiques homonucléaires non plus. Les molécules diatomiques hétéronucléaires ont un moment dipolaire non nul.

Des atomes aux molécules (32) • L’atome le plus électronégatif a un excès d’électrons (charge électrique q) • q = 0  liaison purement covalente • q  0  liaison polaire • q = n.e  liaison purement ionique

Des atomes aux molécules (33) Pourcentage d’ionicité :

Des atomes aux molécules (34) Molécules polyatomiques : ou en simplifiant : « le moment dipolaire moléculaire est égal à la somme vectorielle des moments dipolaires de liaison. »  attention à la symétrie !

Des atomes aux molécules (35) Influence de la mésomérie. mexp : très faible et orienté de C vers O Règle: en général mésomérie > induction

Dualité onde-corpuscule (1) • La lumière selon Newton XVIIe … vue comme un jet de particules qui rebondissent sur les miroirs… • La lumière selon Maxwell XIXe … nature ondulatoire qui explique les figures d’interférences…(diffraction, …) Unification de l’optique, de l’électricité et du magnétisme!

Dualité onde-corpuscule (2) • La lumière selonEinsteinXXe … composée de grains d’énergie (photons)… E = hn ; p = h/l • Effet photoélectrique: • pas d’émission en deçà denseuil intensité • Ecinétique= f(n) mais pas de I

Dualité onde-corpuscule (3) • Expérience des fentes d’Young: I1 Source Ecran Fente

Dualité onde-corpuscule (3) • Expérience des fentes d’Young: Source I2 Ecran Fente

Dualité onde-corpuscule (3) • Expérience des fentes d’Young: I1 + I2 ? Source Ecran Fente

Dualité onde-corpuscule (3) • Expérience des fentes d’Young: I obserbée Source Ecran Fente

Dualité onde-corpuscule (4) • Que ce passe t-il si on diminue l’intensité du rayonnement (envoyer les photons un par un) ? • Hyp 1 : corpusculaire l’interférence ne peut être due qu’aux interactions entre 2 photons qui passent par les deux fentes en même temps! Elle devrait donc disparaître.

Dualité onde-corpuscule (5) • Hyp 2 : ondulatoire en diminuant l’intensité du rayonnement, la figure de frange doit être atténuée mais conservée. Résultats : ni l’une ni l’autre !

Dualité onde-corpuscule (6) Si la durée de l’expérience est courte : les franges disparaissent  Corpusculaire Si la durée de l’expérience est longue : les franges réapparaissent  Ondulatoire

Dualité onde-corpuscule (7) • Hyp 3 : le photon interfère avec lui même en passant par les 2 fentes !? Si deux détecteurs derrière les fentes  les photons passent soit par l’une soit par l’autre fente. Si un seul détecteur  plus de frange ! La mesure perturbe le système !

Dualité onde-corpuscule (8) • Il faut renoncer à la notion de trajectoire ! • Il faut accepter le caractère aléatoire ! (probabiliste) • Louis de Broglie a étendu cette dualité aux particules de matière.

  Dualité onde-corpuscule (9) Quantification de l’énergie : « Particule dans une boite unidimensionnelle de longueur L » - énergie cinétique : - de Broglie : - condition de stationarité de l’onde : La quantification de l’énergie ne provient que des conditions aux limites !

Mécanique quantique (1) • Mécanique classique : • Mécanique quantique : Yi : fonction d’onde qui décrit la particule. Ei : énergie de l’état de la particule décrit par Yi : opérateur Hamiltonien

Mécanique quantique (2) • Fonction d’onde :Seul son carré à un sens physique dP = Y2 dt= probabilité de trouver la particule dans le volume dt. • Elle doit être normée car la probabilité de trouver l’électron dans tout l’espace est évidemment 1. C’est la condition aux limites !!

Atomes Hydrogénoïdes (1) • 1 seul électron : H, He+, Li2+, …U91+, … • Énergie : avec n entier positif ! • I = 13,6 eV = 0,5 u.a. = ...

Énergie de l’atome  énergie de l’électron (si noyau fixe dans l’espace) Atomes Hydrogénoïdes (2) • Qu’est ce que l’énergie d’un atome ? • énergie cinétique du noyau • énergie cinétique de l’électron • énergie potentielle attractive é–ny Comme noyau beaucoup plus lourd qu’électron  mouvements indépendants  séparation des variables (approximation de Born-Oppenheimer)

Atomes Hydrogénoïdes (3) • Énergie : avec n entier positif ! • Qd n = 1 : niveau le plus bas (fondamental) • Qd n > 1 : niveau excité ( E < 0) • Si E  0 : état ionisé

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