Données expérimentales sur les molécules

Une molécule est caractérisée par ses caractéristiques géométriques, énergétiques, orbitalaires, électrostatiques et magnétiques. Ces caractéristiques sont étudiées par des méthodes physiques.

---

1. Méthodes d’étude 

Elles sont nombreuses, mais les deux principales restent les méthodes spectroscopiques et la diffraction aux rayons X.

---

2. Longueurs de liaison

La longueur de liaison est la distance qui sépare les noyaux de deux atomes liés par covalence.

• Les longueurs de liaison sont sensiblement constantes et peuvent être considérées comme indépendantes de la molécule (différence de l’ordre de 2 %).

	CH4	CH3-CH3	CH3-OH	CH3-NH2
d(C-H) / pm	109,1	110,7	109,6	109,3
	CH2Cl2	CHF3	CH2O	HCOOH
d(C-H) / pm	106,8	109,8	106	108 ;5

• La longueur de liaison dépend de la nature des atomes liés.

	HF	HCl	HBr	HI
d(H-X) / pm	92	127	142	161

• La longueur de liaison dépend de la multiplicité de liaison.

d(C-C) = 154 pm ; d(C=C) = 134 pm ; d(Cº C) = 120 pm.

• La longueur de liaison est approximativement additive.

d(A-B) = ½ [ d(A-A) + d(B-B) ]

Avec : d(A-B) = r(A) + r(B) ; d(A-A) = 2.r(A)  ; d(B-B) = 2.r(B)

On donne le tableau suivant :

Rayons covalents / pm	H	C	N	O
liaison simple -	30	77	70	66
liaison double =		67	60	57
liaison triple º		60	55

Les liaisons sont additives excepté les liaisons délocalisées : exemple du butadiène :

CH2	=	CH	-	CH	=	CH2
	­ 134		­ 146		­ 134

---

3. Angles de liaison

Les angles de liaison, appelés aussi angles valenciels ont souvent des valeurs très proches de valeurs remarquables : 90 ; 109,5 ; 120 ; 180. Ces angles peuvent être déterminés par des méthodes spectroscopiques, mais peuvent être calculés approximativement par la méthode VSEPR.

Principe de la méthode VSEPR : la géométrie la plus stable d’une molécule est celle qui correspond à l’écartement maximal entre les doublets de l’atome central.

2 doublets de liaison, 0 doublets non-liants : BeH₂ : 180 ° ; 3 doublets de liaison, 0 doublets non-liants: BH₃ : 120 ° ; 4 doublets de liaison, 0 doublets non-liants : CH₄ : 109,5 °.