Pour aller plus loin. On appelle hybridation du carbone la façon dont…

Exercice supplémentaire · niveau 3 (difficile) · chimie (première), chapitre 6 — Schémas de Lewis, géométrie et polarité · Aller plus loin dans le schéma de Lewis

Énoncé

Pour aller plus loin. On appelle hybridation du carbone la façon dont ses quatre directions de liaison se réorganisent. Relier les trois cas $sp^{3}$ , $sp^{2}$ et $sp$ aux molécules $CH X_{4}$ , $C X_{2} H X_{4}$ et $C X_{2} H X_{2}$ , à leurs angles et à leurs géométries.

Corrigé

$CH X_{4}$ , carbone $sp^{3}$ : quatre directions simples, géométrie tétraédrique, angles $109, 5^{\circ}$ . Les quatre liaisons sont équivalentes.
$C X_{2} H X_{4}$ , carbone $sp^{2}$ : trois directions (deux $C - H$ et la double liaison), géométrie triangulaire plane, angles $\approx 12 0^{\circ}$ . La molécule entière est plane, et la double liaison empêche la rotation autour de l'axe $C - C$ — d'où l'existence des isomères $Z$ et $E$ .
$C X_{2} H X_{2}$ , carbone $sp$ : deux directions, géométrie linéaire, angle $18 0^{\circ}$ .

Le lien avec le cours. L'exposant compte les directions : $sp^{3}$ pour quatre, $sp^{2}$ pour trois, $sp$ pour deux. C'est exactement le décompte que fait la répulsion des doublets — l'hybridation en donne la justification quantique, elle n'en change pas la conclusion.

À retenir pour la suite : on peut prévoir toute la géométrie d'une molécule organique en comptant, atome par atome, le nombre de directions. La chimie organique du chapitre 8 ne demandera rien d'autre.

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