Doublet non liant

Vous vous êtes donnés le mot, cette semaine-ci, ou bien ?

La réponse à ta question, c’est bêtement les règles VSEPR. Malheureusement, si ça explique le comment, ça n’explique pas vraiment le pourquoi (c’est à moitié des règles empiriques). Pour comprendre ça, on explique en général qu’un doublet électronique prend "une certaine place" dans l’espace, que ne peut pas occuper un atome ou une autre liaison (si on creuse pas trop loin, il suffit de se rappeler que des électrons étant des charges négatives, elles se repoussent). Comme les liaisons et les doublets se repoussent, ça explique la plupart des géométries que tu connais normalement, telles que celle de l’eau ($\ce{H2O}$) ou de l’ammoniac ($\ce{NH3}$), par exemple.

Par contre, il n’y a pas de "avant pendant après". Dans une réaction, la formation d’une liaison donnée est un processus instantané et la réorganisation des substituants se fait en un temps relativement court (trop court pour que ce soit intéressant dans ton cas). Autrement dit, les doublets non-liant ne sont pas forcément créé "avant" ou "après" : il y a juste une réorganisation de tout le système, et puis voilà

D’ailleurs, il faut pas voir les doublets non-liant comme des trucs auquel on ne peut pas toucher : par exemple, il est nécessaire d’invoquer le désapariement électronique (donc la transformation du doublet en deux électrons célibataires pouvant former des liaisons) des deux doublets du souffre pour expliquer la formation de $\ce{SF_6}$, par exemple.

N’hésite pas à poser des questions si il y a des choses que j’ai dites qui ne sont pas clair

Un doublet non liant c’est un appariement de deux électrons dans un même atome. Déjà puisque deux électrons se repoussent comment peuvent il s’apparier ?

Je ne sais pas quel est ton niveau en physique/chimie, mais pour te répondre la stricte vérité : parce qu’ils sont de spins opposés. Et là, la probabilité qu’ils se trouvent dans la même zone de l’espace est plus importante que si ils sont de même spins (le spin étant une propriété intrinsèque de l’électron, qui peut être soit spin up ou down). Ce que je viens de dire, s’appelle le "principe d’exclusion de Pauli".

Quel force leur permet de créer ce doublet, et comment se représenter un doublet non liant ?

Très bonne question, ça. Encore une fois, pour te répondre la stricte vérité : l’indiscernabilité des particules, mais je ne pense pas que ça t’aide Donc disons que si tu n’as pas compris ce que je viens de dire … Ne cherche pas trop. Joker

De plus vous dites : "on explique en général qu’un doublet électronique prend "une certaine place" dans l’espace", sauf que je ne comprends pas pourquoi un doublet non liant prendrait plus de place que deux électrons libre dans l’atome.

Encore une fois, une question très intéressante, auquel il m’es difficile de répondre simplement. Pour ne pas répondre "c’est le cas, un point c’est tout", il faut que je répète ce que j’ai dit juste au dessus, parce que c’est toujours à cause du principe d’exclusion de Pauli : deux électrons de même spins ne peuvent pas se trouver dans la même zone de l’espace. Comme une paire électronique est composées de deux électrons de spin opposés, ça génère une zone de l’espace ou d’autres électrons ne peuvent forcément pas se trouver (ou en tout cas on une probabilité très faible d’être), ce qui "prend de la place".

Pour donner une analogie de cette "place", c’est un peu comme quand tu as une scie sauteuse en marche: il existe une zone ou, même si il n’y a rien, tu ne préfère pas approcher ton doigt

Bref, je pense que je ne comprend pas quelque chose d’essentiel, qui me permettrait de comprendre en quoi les doublets non liant influencent la géométrie de la molécule.

Ce qui te manque s’appelle la physique quantique, et sans ça, malheureusement, il est très difficile d’expliquer convenablement certaines choses en chimie

Le fait de dire "avant" ou "après" la mise en place des liaisons c’est juste de manière architecture, comment nous on se le dessine. Sinon tout se met en place avec interdépendance.

Un doublet non-liants est capable de changer la géometrie d’une molecule car il faut voir ces derniers comme des objets volumiques. Des sortes de gouttes appellé densité de probabilité de présences, qui ressemble à :

Tu vois bien que ce volume empêche les autres électrons d’approcher de la zone pleine. Par repulsions Coulombienne, comme tu le dis toi-même.

Par contre 2 électrons ne s’entiche pas l’un et l’autre non plus, mais les caractéristiques qui les paramêtres sont les "nombres quantiques", $n l m s $

2 electrons peuvent s’apparier si au moins l’un des nombre (nlms) est différent. Notament dans le cas d’un doublet non-liants :

• $n_1 = n_2$
• $l_1 = l_2$
• $m_1 = m_2$
• $s_1 \ne s_2$

n l m égaux entre 1 et 2 traduit le fait que les électrons sont dans la même couches et la même "case quantique".

Déjà dans le modèle de Bohr, à mon avis ce que tu as du étudier là, c’est le cas d’école du quanta d’energie relié aux notions "d’orbites".

Un electron qui est sur la couche $K$ est plus stable que si on le pousse à aller dans la couche $L$. En gros tu le fait sauter d’orbite en orbite (tu vois que le modèle de Bohr sert quand même à représenter des choses ).

Ici un photon (flèche sinusoidale) frappe l’electron et le fait sauter sur l’orbite supérieur. Sur le diagramme d’energie à droite tu vois que la couche est plus haute en energy, l’electron est donc très énergétique et compte bel et bien rendre cet excès d’énergie en retombant ç son état fondamental, la couche de départ.

On peut voir ce problème comme une altitude, tu es sur la terre ferme, tu pose un trampoline (photon) qui te permet d’aller sur une colline en un saut, une fois que tu atteint la colline ton ton altitude (énergie potentielle) est plus elevée, tu peux redonner cette energie. Dans la vraie vie tu t’explose les genoux car tu ne sais pas redonner l’énergie emmagasiner par la chute accélérée. Mais un electron possède un tour de passe-passe, et relibère de l’energie durant ce saut où il compte revenir à sa position fondamental (il émet un photon de couleur caractéristique )

Quand on prend un métal ou un ion métallique on aura des couleurs correspondantes à ces derniers, des méthodes d’analyses comme l’Absorption Atomique (voir les expériences de Kirschoff) ont été mises en places, et des démonstrations pyrotechniques s’en serve enormement : les feux d’artifices !

Pour la couleur des objets il faut se fier aussi aux intéractions que les liaisons vont avoir avec la lumière. Ainsi que verifier les propriétés nanocorpusculaire que peuvent avoir certains composé : Le lait et la peinture blanche ne sont generalement pas "blanc" il provoque simplement des diffusion de Mie.

Pour controler les couleurs des composés on est souvent amenés à faire un balayage de longueur d’onde via Spectrophotométrie (Voir loi de Beer-Lambert) et rien n’est théorisable à l’avance sans physique quantique. Bien sur en spectroscopie on étudie ce genre de phénomènes et on comprend quels sont les effets des différents groupement de molécule sur la couleur ou gamme d’absorption d’un composé (Voir effet hypso-, batho-, hyper-, hypochrome).

Plus un composé possède de double liaison plus il y a de chance qu’il passe de l’Ultraviolet (tout système aromatique) à une absorption dans le visible.