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| Titre : |
Liaisons chimiques : Structure et réactivité |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Alain Sevin, Auteur ; Christine Dézarnaud-Dandine, Auteur |
| Editeur : |
Paris : Dunod |
| Année de publication : |
2006 |
| Collection : |
Sciences sup |
| Importance : |
1 vol. (222 p.) |
| Présentation : |
ill., couv. ill. en coul. |
| Format : |
24 cm |
| ISBN/ISSN/EAN : |
978-2-10-049499-6 |
| Note générale : |
La couv. porte en plus : "licence 3, master, écoles d'ingénieurs"
Bibliogr. p. 221-222 |
| Langues : |
Français (fre) |
| Catégories : |
Chimie
|
| Mots-clés : |
Structure atomique
Liaisons chimiques
Atomes
Réactivité (chimie)
Structure moléculaire |
| Index. décimale : |
541.2 Chimie théorique |
| Résumé : |
Ce livre présente de façon simple la théorie des Orbitales Moléculaires (OM) constituées à partir des Orbitales Atomiques (OA). Il aborde aisément les notions fondamentales permettant la description de la liaison chimique sans avoir recours à un formalisme mathématique lourd. Son but est de fournir à l'étudiant une solide connaissance des phénomènes chimiques à partir de notions élémentaires : OA, OM, symétrie des molécules, réactivité.Le cours est illustré de nombreux schémas qui facilitent sa compréhension et un nombre important d'exercices résolus en fin de chapitres permet à l'étudiant de s'entraîner. Des compléments de cours et des exercices supplémentaires sont disponibles sur le site web www.dunod.com.L'ouvrage s'adresse aux étudiants en Licence 3 ou Master 1 ainsi qu'aux élèves ingénieurs en chimie et chimie-physique. |
| Note de contenu : |
Table des matières
PRÉFACE
AVANT-PROPOS
CHAPITRE 1
1- DES ORBITALES ATOMIQUES AUX ORBITALES MOLÉCULAIRES
1.1Introduction
1.1.1Unités et ordres de grandeur 1.1.2Unités d’énergie 1.1.3Unités atomiques 1.1.4Conventions de signe pour l’énergie 1.1.5Les principaux opérateurs de la chimie quantique
1.2Principes de quantification
1.2.1La fonction d’onde 1.2.2Relation au temps 1.2.3Longueur d’onde associée à une particule 1.2.4Principe de correspondance: mécanique classique
mécanique quantique 1.2.5Équation de Schrödinger 1.2.6Notation de Dirac 1.2.7Méthode utilisée dans la suite de ce chapitre
1.3Onde plane à une dimension
1.3.1Dérivation de l’équation de Schrödinger à une dimension
1.4L’atome de Bohr
1.4.1Énergies des OAd’après le modèle de Bohr 1.4.2Nature des OAdes atomes selon le modèle de Bohr
1.5Résolution de l’équation de Schrödinger pour un atome hydrogénoïde
1.6Fonctions d’onde hydrogénoïdes: nombresn,l ,m
1.7Forme mathématique des fonctions d’onde: le concept d’Orbitale Atomique OA)
1.7.1Étude des parties radiales 1.7.2Étude des parties angulaires 1.7.3Représentation conventionnelle des Orbitales Atomiques
1.8Orbitales atomiques des atomes réels
1.9L’ion moléculaire H2+
1.9.1Élaboration d’une fonction d’essai et résolution mathématique correspondante 1.9.2Signification physique deΨ1etΨ2
1.9.3Résolution explicite de l’ensemble des équations obtenues
1.10Exposé qualitatif condensé du contenu des pages précédentes
1.10.1Détermination des Orbitales Atomiques (OA) 1.10.2Conventions de dessin 1.10.3Propriétés associées auxOA
1.10.4Orbitales Atomiques des atomes réels 1.10.5Construction de la classification périodique 1.10.6Électrons de valence
EXERCICES
1(*) Les principaux constituants de l’atome
1.2(**) Les Orbitales Atomiques de l’atome d’hydrogène
1.3(**) Orthogonalité des Orbitales Atomiques 1s et 2s, d’une part et 2set 2pz d’autre part
1.4(**) Potentiel d’Ionisation, Affinité Électronique et électronégativité
1.5(***) Densité de probabilité radiale de l’orbitale 1s
1.6(***) Étude de la molécule d’azote
1.7(***) Le diagramme des niveaux d’énergie de la molécule LiH
1.8(*) Un modèle homothétique de l’atome d’hydrogène et son électron
1.9(**) Potentiel d’ionisation et configuration électronique
1.10(**) Énergies selon la théorie de l’atome de Bohr
CHAPITRE 2•
LA MÉTHODE DE HÜCKEL APPLIQUÉE AUX ORBITALES MOLÉCULAIRES
2.1Obtention de la fonction d’onde d’une molécule: Orbitales Moléculaires (OM )
2.2Représentation graphique du recouvrement
2.3Intégrales de résonanceHik
2.4Résolution dans le cas général
2.5Énergies et fonctions d’onde associées pour la molécule H2
2.6Méthode de Hückel généralisée et méthode de Hückel dite «simple»
2.7Rôle fondamental de la symétrie
2.7.1Notion de symétrie locale 2.7.2Quelques propriétés de symétrie déduites de l’examen d’un jeu de boules 2.7.3Généralisation des résultats empiriques précédents 2.7.4Aperçus qualitatifs sur la théorie des groupes à l’usage des chimistes 2.7.5Conventions pour le choix des axes et des opérations de symétrie spatiale 2.7.6Exemples de groupes ponctuels:C setC 2v, définitions et généralités 742.7.7Un théorème fondamental relatif aux éléments de matricedu typeOi<Ψi Ψj> 772.7.8Étude de la molécule AH2dans la géométrieC 2v
2.7.9Étude de C2H4(groupe D2h) 802.7.10Étude d’un groupe comportant des représentations irréductiblesdégénérées: C3v
EXERCICES
2.1(**) De l’emploi du jeu de boules dans le traitement du recouvrement entrOde type 2p
2.2(***) La notion d’Orbitales de Symétrie dans le cas d’une molécule carrée
2.3(**) Le groupe ponctuelD3h: étude de la molécule AlCl3
2.4(**) Symétrie de quelques molécules usuelles
2.5(***) Étude desOM de l’ammoniac NH3
2.6(***) Étude de la molécule F2
CHAPITRE 3•
POLYÈNES ET ANNULÈNES
3.1Dessin des hybrides d’OA
3.1.1Composition vectorielle des OA 2p
3.2Recouvrements du typeσetπ
3.3Construction desOM de l’éthylène
3.3.1Obtention desOM π
3.3.2Cas du déterminant 10×10 3.3.3Bilan thermodynamique
3.4Polyènes et annulènes
3.4.1Conventions de dessin
3.5Polyènes: propriétés générales
3.6Propriétés des solutions de C.A.Coulson pour les polyènes
3.6.2Propriétés des coefficientsc1etcN
3.7Propriétés de symétrie des coefficientsO
3.8Annulènes: énergies etOM associées
3.8.1Construction graphique des solutions de l’énergie pour un annulène 3.8.2Étude du motif cyclopropényle: C3H3
3.8.3Remplissage des niveaux électroniques du radical cyclopropényle
3.9Comparaison entre le système allylique C3H5et le système cyclopropénique C3H3
3.9.1Comparaison du cation et de l’anion allyle au cation cyclopropényle 3.9.2La résonance dans le système allylique
3.10Charges et indices de liaisonπ
3.10.1Applications: éthylène C2H4, C3H5et C3H3(radicaux, cations et anions)
3.11Énergie de conjugaison
3.12Étude comparative du butadiène et du cyclobutadiène
3.12.1Étude du butadiène
3.13Les composés butadièniques dans l’industrie et la nature
3.14Étude du cyclobutadiène
3.15Annulènes (arènes): aromaticité et antiaromaticité
3.16Un exemple récent d’application des règles d’aromaticité
APPLICATIONS
3.A.Traitement des hétéroatomes par la méthode de Hückel
3.B.Paramétrisation de la méthode de Hückel pour les hétéroatomes
3.C.Utilisation de la table précédente: obtention desOM du formaldéhyde
3.D.Étude des valeurs propres d’un déterminant 2×2 en fonction dek
3.E.Comparaison de deux systèmes comportant un atome d’oxygène
EXERCICES
Exercice 3.1 (*)
Exercice 3.2 (**)
Exercice 3.3 (**)
Exercice 3.4 (**)
Exercice 3.5 (**)
Exercice 3.6 (**)
Exercice 3.7 (***)
CHAPITRE 4•
DE LA CHIMIE CONSIDÉRÉE COMME UNE APPLICATIONDE LA THÉORIE DES PERTURBATIONS
4.1Le cadre conceptuel de la théorie des perturbations appliquée à la chimie
4.2Exposé succinct de la théorie des perturbations
4.3Résolution approchée de (4.5) dans le cas de deux niveaux quasi-dégénérés
4.4Résolution approchée de (4.5) dans le cas de deux niveaux éloignés en énergie
4.4.1Dessin des fonctions d’onde associées
4.5Établissement d’une règle d’or: interaction d’uneOM
d’un fragmentavec plusieursOM d’un partenaire
4.6Dessin qualitatif des fonctions d’onde résultant des interactions de perturbation
4.6.1Construction d’une fonction d’onde de perturbationdans le cas de deux niveaux dégénérés 4.6.2Construction d’une fonction d’onde de perturbationdans le cas de deux niveaux non dégénérés
4.7Théorie des Orbitales Moléculaires frontières
4.7.1LesOM frontières
4.8Donneurs et accepteurs d’électrons
4.9Interactions entreOM frontières
4.10Interaction entre un donneur et un accepteur d’électrons
4.11Extension de la théorie desOM frontières
APPLICATIONS
4.A.Interaction desOM du formaldéhyde avec un électrophile
4.B.Interaction entre une cétone ou un aldéhyde et un nucléophile:additions aux composés carbonylés
4.C.Compétition entre addition [1-2] et addition [1-4] sur les cétoneset aldéhyde conjugués (réactions de Michäel)
4.D.Obtention qualitative desOM du furanne
4.E.Comparaison d’une addition électrophile (H+) et une addition nucléophile (H–)à l’éthylène
EXERCICES
Exercice 4.1 (*) Rôle du recouvrement dans les interactions à quatre électrons
Exercice 4.2 (*) Étude du proton solvaté [H5O2]+par la méthode des perturbations
Exercice 4.3 (**) Étude de l’interaction Donneur/Accepteur
Exercice 4.4 (***) Étude des composés en série oxazole
Exercice 4.5 (**) Étude du triméthylèneméthane
BIBLIOGRAPHIE
Un cinquième chapitre intitulé: Théorie des perturbations, symétrie et topologie. Applica-tions aux réactions de cycloaddition et d’électrocylisation
ainsi que de nombreux exercices corrigés
en relation avec les chapitres 4 et 5 sont disponibles sur Internet.
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| Côte titre : |
Fs/2945-2947 |
Liaisons chimiques : Structure et réactivité [texte imprimé] / Alain Sevin, Auteur ; Christine Dézarnaud-Dandine, Auteur . - Paris : Dunod, 2006 . - 1 vol. (222 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 24 cm. - ( Sciences sup) . ISBN : 978-2-10-049499-6 La couv. porte en plus : "licence 3, master, écoles d'ingénieurs"
Bibliogr. p. 221-222 Langues : Français ( fre)
| Catégories : |
Chimie
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| Mots-clés : |
Structure atomique
Liaisons chimiques
Atomes
Réactivité (chimie)
Structure moléculaire |
| Index. décimale : |
541.2 Chimie théorique |
| Résumé : |
Ce livre présente de façon simple la théorie des Orbitales Moléculaires (OM) constituées à partir des Orbitales Atomiques (OA). Il aborde aisément les notions fondamentales permettant la description de la liaison chimique sans avoir recours à un formalisme mathématique lourd. Son but est de fournir à l'étudiant une solide connaissance des phénomènes chimiques à partir de notions élémentaires : OA, OM, symétrie des molécules, réactivité.Le cours est illustré de nombreux schémas qui facilitent sa compréhension et un nombre important d'exercices résolus en fin de chapitres permet à l'étudiant de s'entraîner. Des compléments de cours et des exercices supplémentaires sont disponibles sur le site web www.dunod.com.L'ouvrage s'adresse aux étudiants en Licence 3 ou Master 1 ainsi qu'aux élèves ingénieurs en chimie et chimie-physique. |
| Note de contenu : |
Table des matières
PRÉFACE
AVANT-PROPOS
CHAPITRE 1
1- DES ORBITALES ATOMIQUES AUX ORBITALES MOLÉCULAIRES
1.1Introduction
1.1.1Unités et ordres de grandeur 1.1.2Unités d’énergie 1.1.3Unités atomiques 1.1.4Conventions de signe pour l’énergie 1.1.5Les principaux opérateurs de la chimie quantique
1.2Principes de quantification
1.2.1La fonction d’onde 1.2.2Relation au temps 1.2.3Longueur d’onde associée à une particule 1.2.4Principe de correspondance: mécanique classique
mécanique quantique 1.2.5Équation de Schrödinger 1.2.6Notation de Dirac 1.2.7Méthode utilisée dans la suite de ce chapitre
1.3Onde plane à une dimension
1.3.1Dérivation de l’équation de Schrödinger à une dimension
1.4L’atome de Bohr
1.4.1Énergies des OAd’après le modèle de Bohr 1.4.2Nature des OAdes atomes selon le modèle de Bohr
1.5Résolution de l’équation de Schrödinger pour un atome hydrogénoïde
1.6Fonctions d’onde hydrogénoïdes: nombresn,l ,m
1.7Forme mathématique des fonctions d’onde: le concept d’Orbitale Atomique OA)
1.7.1Étude des parties radiales 1.7.2Étude des parties angulaires 1.7.3Représentation conventionnelle des Orbitales Atomiques
1.8Orbitales atomiques des atomes réels
1.9L’ion moléculaire H2+
1.9.1Élaboration d’une fonction d’essai et résolution mathématique correspondante 1.9.2Signification physique deΨ1etΨ2
1.9.3Résolution explicite de l’ensemble des équations obtenues
1.10Exposé qualitatif condensé du contenu des pages précédentes
1.10.1Détermination des Orbitales Atomiques (OA) 1.10.2Conventions de dessin 1.10.3Propriétés associées auxOA
1.10.4Orbitales Atomiques des atomes réels 1.10.5Construction de la classification périodique 1.10.6Électrons de valence
EXERCICES
1(*) Les principaux constituants de l’atome
1.2(**) Les Orbitales Atomiques de l’atome d’hydrogène
1.3(**) Orthogonalité des Orbitales Atomiques 1s et 2s, d’une part et 2set 2pz d’autre part
1.4(**) Potentiel d’Ionisation, Affinité Électronique et électronégativité
1.5(***) Densité de probabilité radiale de l’orbitale 1s
1.6(***) Étude de la molécule d’azote
1.7(***) Le diagramme des niveaux d’énergie de la molécule LiH
1.8(*) Un modèle homothétique de l’atome d’hydrogène et son électron
1.9(**) Potentiel d’ionisation et configuration électronique
1.10(**) Énergies selon la théorie de l’atome de Bohr
CHAPITRE 2•
LA MÉTHODE DE HÜCKEL APPLIQUÉE AUX ORBITALES MOLÉCULAIRES
2.1Obtention de la fonction d’onde d’une molécule: Orbitales Moléculaires (OM )
2.2Représentation graphique du recouvrement
2.3Intégrales de résonanceHik
2.4Résolution dans le cas général
2.5Énergies et fonctions d’onde associées pour la molécule H2
2.6Méthode de Hückel généralisée et méthode de Hückel dite «simple»
2.7Rôle fondamental de la symétrie
2.7.1Notion de symétrie locale 2.7.2Quelques propriétés de symétrie déduites de l’examen d’un jeu de boules 2.7.3Généralisation des résultats empiriques précédents 2.7.4Aperçus qualitatifs sur la théorie des groupes à l’usage des chimistes 2.7.5Conventions pour le choix des axes et des opérations de symétrie spatiale 2.7.6Exemples de groupes ponctuels:C setC 2v, définitions et généralités 742.7.7Un théorème fondamental relatif aux éléments de matricedu typeOi<Ψi Ψj> 772.7.8Étude de la molécule AH2dans la géométrieC 2v
2.7.9Étude de C2H4(groupe D2h) 802.7.10Étude d’un groupe comportant des représentations irréductiblesdégénérées: C3v
EXERCICES
2.1(**) De l’emploi du jeu de boules dans le traitement du recouvrement entrOde type 2p
2.2(***) La notion d’Orbitales de Symétrie dans le cas d’une molécule carrée
2.3(**) Le groupe ponctuelD3h: étude de la molécule AlCl3
2.4(**) Symétrie de quelques molécules usuelles
2.5(***) Étude desOM de l’ammoniac NH3
2.6(***) Étude de la molécule F2
CHAPITRE 3•
POLYÈNES ET ANNULÈNES
3.1Dessin des hybrides d’OA
3.1.1Composition vectorielle des OA 2p
3.2Recouvrements du typeσetπ
3.3Construction desOM de l’éthylène
3.3.1Obtention desOM π
3.3.2Cas du déterminant 10×10 3.3.3Bilan thermodynamique
3.4Polyènes et annulènes
3.4.1Conventions de dessin
3.5Polyènes: propriétés générales
3.6Propriétés des solutions de C.A.Coulson pour les polyènes
3.6.2Propriétés des coefficientsc1etcN
3.7Propriétés de symétrie des coefficientsO
3.8Annulènes: énergies etOM associées
3.8.1Construction graphique des solutions de l’énergie pour un annulène 3.8.2Étude du motif cyclopropényle: C3H3
3.8.3Remplissage des niveaux électroniques du radical cyclopropényle
3.9Comparaison entre le système allylique C3H5et le système cyclopropénique C3H3
3.9.1Comparaison du cation et de l’anion allyle au cation cyclopropényle 3.9.2La résonance dans le système allylique
3.10Charges et indices de liaisonπ
3.10.1Applications: éthylène C2H4, C3H5et C3H3(radicaux, cations et anions)
3.11Énergie de conjugaison
3.12Étude comparative du butadiène et du cyclobutadiène
3.12.1Étude du butadiène
3.13Les composés butadièniques dans l’industrie et la nature
3.14Étude du cyclobutadiène
3.15Annulènes (arènes): aromaticité et antiaromaticité
3.16Un exemple récent d’application des règles d’aromaticité
APPLICATIONS
3.A.Traitement des hétéroatomes par la méthode de Hückel
3.B.Paramétrisation de la méthode de Hückel pour les hétéroatomes
3.C.Utilisation de la table précédente: obtention desOM du formaldéhyde
3.D.Étude des valeurs propres d’un déterminant 2×2 en fonction dek
3.E.Comparaison de deux systèmes comportant un atome d’oxygène
EXERCICES
Exercice 3.1 (*)
Exercice 3.2 (**)
Exercice 3.3 (**)
Exercice 3.4 (**)
Exercice 3.5 (**)
Exercice 3.6 (**)
Exercice 3.7 (***)
CHAPITRE 4•
DE LA CHIMIE CONSIDÉRÉE COMME UNE APPLICATIONDE LA THÉORIE DES PERTURBATIONS
4.1Le cadre conceptuel de la théorie des perturbations appliquée à la chimie
4.2Exposé succinct de la théorie des perturbations
4.3Résolution approchée de (4.5) dans le cas de deux niveaux quasi-dégénérés
4.4Résolution approchée de (4.5) dans le cas de deux niveaux éloignés en énergie
4.4.1Dessin des fonctions d’onde associées
4.5Établissement d’une règle d’or: interaction d’uneOM
d’un fragmentavec plusieursOM d’un partenaire
4.6Dessin qualitatif des fonctions d’onde résultant des interactions de perturbation
4.6.1Construction d’une fonction d’onde de perturbationdans le cas de deux niveaux dégénérés 4.6.2Construction d’une fonction d’onde de perturbationdans le cas de deux niveaux non dégénérés
4.7Théorie des Orbitales Moléculaires frontières
4.7.1LesOM frontières
4.8Donneurs et accepteurs d’électrons
4.9Interactions entreOM frontières
4.10Interaction entre un donneur et un accepteur d’électrons
4.11Extension de la théorie desOM frontières
APPLICATIONS
4.A.Interaction desOM du formaldéhyde avec un électrophile
4.B.Interaction entre une cétone ou un aldéhyde et un nucléophile:additions aux composés carbonylés
4.C.Compétition entre addition [1-2] et addition [1-4] sur les cétoneset aldéhyde conjugués (réactions de Michäel)
4.D.Obtention qualitative desOM du furanne
4.E.Comparaison d’une addition électrophile (H+) et une addition nucléophile (H–)à l’éthylène
EXERCICES
Exercice 4.1 (*) Rôle du recouvrement dans les interactions à quatre électrons
Exercice 4.2 (*) Étude du proton solvaté [H5O2]+par la méthode des perturbations
Exercice 4.3 (**) Étude de l’interaction Donneur/Accepteur
Exercice 4.4 (***) Étude des composés en série oxazole
Exercice 4.5 (**) Étude du triméthylèneméthane
BIBLIOGRAPHIE
Un cinquième chapitre intitulé: Théorie des perturbations, symétrie et topologie. Applica-tions aux réactions de cycloaddition et d’électrocylisation
ainsi que de nombreux exercices corrigés
en relation avec les chapitres 4 et 5 sont disponibles sur Internet.
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