Orbitales hybrides definition

Dans l'atome de carbone, les 4 électrons de valence se répartissent dans 4 orbitales hybrides sp 3. Lors de la formation des liaisons covalentes entre l'atome de carbone et les atomes d'hydrogène, il y a recouvrement entre chacune des orbitales sp 3 du carbone et l'orbitale 1s de chaque atome d'hydrogène.

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L'hybridation sp 3 permet de rendre compte de la géométrie tétraédrique autour du carbone. Elle aboutit à une représentation de ces molécules semblable à celle s'appuyant sur la théorie de la Répulsion des Paires Electroniques de la Couche de Valence RPECV de Gillespie présentée dans le module "Géométrie moléculaire" et plus haut dans la section C. En effet, l'énergie d'une liaison Carbone-Hydrogène est de kJ.

La solution est donc un réarrangement des orbitales du carbone afin de pouvoir accueillir de façon identique les atomes d'hydrogène.

Orbitales hybrides : La liaison dans les molécules complexes et les problèmes pratiques

Il y a une recombinaison des orbitales vides et pleines de la couche de valence du carbone, cette recombinaison se nomme hybridation. Il y a d'abord la promotion d'un ou plusieurs électrons des orbitales pleine vers une orbitales vide en suivant la règle de HUND. Ce qui donne sur un graphe montrant les énergies des orbitales, ceci :. Nous pouv ons observer que désormais, chacune des orbitales sont pourvues d'un électron et peut donc chacune accueillir un électron venant de l'hydrogène.

Toutefois, nous voyons que ces orbitales ne sont pas au même niveau d'énergie. Toutes les orbitales vont alors se mélanger afin de créer quatre orbitales identiques de même niveau d'énergie et de même volume! La création de ces nouvelles orbitales hybrides se fait selon le principe de l'addition d'ondes.

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Souvenons-nous que chaque orbitale peut être caractérisées par une onde. Il s'agit d'orbitales de même niveau d'énergie et correspondant à l'addition mathématique précitée. Nous sommes donc arrivés à créer quatre liaisons C-H identiques :. Nous avons étudié au travers du méthane le mécanisme d'hybridation. Nous allons maintenant voir les autres types d'hybridation possibles.

Hybridation (chimie)

En effet, l'on peut combiner des orbitales s, p, d, f, Selon le nombre d'électrons engagés dans les liaisons et selon les types de liaisons. Notez également que l'hybridation joue un rôle important dans la détermination de la forme et de la géométrie d'une molécule.

Chaque carbone est lié à deux hydrogènes et deux fois à l'autre carbone. Voir ci-contre. Toutefois, chaque atome de carbone possède encore une orbitale p non modifiée.

Nous arrivons donc au schéma complet ci-dessous : Nous distinguons bien en noir les deux orbitales non hybridées restantes les orbitales p. Ces deux orbitales vont fusionner afin de créer un nouveau volume dans lequel les deux électrons qu'elles contiennent vont évoluer.

C'est ce nouveau volume engendré qui est l'orbitale de liaison pi.

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Imaginons à présent que l'orbitale s soit combinée avec seulement 2 orbitales p. A partir de 3 orbitales atomiques, on va former 3 orbitales hybrides en forme d'altère déformées. Ces trois orbitales hybrides sont appelées orbitales sp 2 car elles résultent de la combinaison de 1 orbitale s et de 2 orbitales p.