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Des atomes aux molécules (25). n + m = 6 AX 6 : SF 6 , … AX 5 E : BrF 5 , ... AX 4 E 2 : XeF 4 , . Octaédrique. Pyramide à base carrée. carrée. Des atomes aux molécules (26). n + m = 7 AX 7 : IF 7 , …. Bipyramide à base pentagonale.

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Presentation Transcript
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Des atomes aux molécules (25)

n + m = 6

AX6 : SF6, …

AX5E : BrF5, ...

AX4E2 : XeF4, ...

Octaédrique

Pyramide à base carrée

carrée

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Des atomes aux molécules (26)

n + m = 7

AX7 : IF7, …

Bipyramide à base pentagonale

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Des atomes aux molécules (27)

  • Subtilités :
  • répulsionn-n > n-l > l-l(n : paire libre ; l : paire liée)
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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

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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 ?
  • ...
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Liens Web

VSEPR:

http://neon.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/

vsepr/intro/vsepr_splash.html

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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.

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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.

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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
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Des atomes aux molécules (33)

Pourcentage d’ionicité :

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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 !

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Des atomes aux molécules (35)

Influence de la mésomérie.

mexp : très faible et orienté de C vers O

Règle: en général mésomérie > induction

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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!

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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
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Dualité onde-corpuscule (3)

  • Expérience des fentes d’Young:

I1

Source

Ecran

Fente

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Dualité onde-corpuscule (3)

  • Expérience des fentes d’Young:

Source

I2

Ecran

Fente

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Dualité onde-corpuscule (3)

  • Expérience des fentes d’Young:

I1 + I2

?

Source

Ecran

Fente

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Dualité onde-corpuscule (3)

  • Expérience des fentes d’Young:

I obserbée

Source

Ecran

Fente

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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.

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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 !

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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

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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 !

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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.
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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 !

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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

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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 !!

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Atomes Hydrogénoïdes (1)

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

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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