| Classification périodique - Chimie organique - Chimie inorganique |
Le carbone
Le carbone de symbole atomique C est l'atome qui tient la place principale dans le monde de la structure moléculaire des organismes vivant.
Fort de quatre liaisons, sa tétravalence lui confère une propriété fondamentale : être à la base d'un squelette moléculaire stable.
|
Le carbone comme corps pur existe dans la nature sous deux formes que sont le diamant et le graphite (charbon). Les dérivés composés de carbone sont eux très nombreux : on en dénombre aujourd'hui 15 millions. Les caractéristiques du carbone sont un numéro atomique Z = 6 et une masse molaire moyenne de : M(C) = 12 g / mol.
Structure de l'atome de carbone
Dans la classification de Mendeleïev, le carbone se trouve sur la deuxième ligne, en sixième colonne, et porte le numéro atomique Z = 6. La configuration électronique du carbone est donc K2L4 ou 1s2 2s2 2p2. Ceci implique que quatre électrons non appariés peuvent créer des liaisons : le carbone est tétravalent. Sa structure de Lewis est donc la suivante :
Les quatre liaisons du carbone peuvent être orientées selon quatre directions différentes. L'angle entre chaque liaison est de 109°28'.
On retrouve cette structure tétraédrique dans les molécules de type alcanes, cyclanes, ainsi que dans les groupements alkyles.
Les quatres liaisons du carbone peuvent être orientées selon trois directions. Ceci implique deux liaisons simples et une liaison double. On retrouve cette structure trigonale dans différentes familles de molécules :
- avec un carbone : alcènes
- avec un oxygène : aldéhydes, cétones, acides carboxyliques et dérivés
- avec un azote : imine
Le carbone trigonal est plan, et les angles entre liaisons sont de 120°.
Les quatre liaisons du carbone peuvent être orientées selon deux directions. Il y a donc deux possibilités.
Deux doubles liaisons, que l'on retrouve dans une molécule courante, le dioxyde de carbone (O=C=O), et dans d'autres molécules plus rares, les isocyanates (O=C=N-), les allènes(R=C=R').
Une simple et une triple liaison, que l'on retrouve dans les alcynes (RCCR') et dans certaines molécules comme le cyanure d'hydrogène (HCN).
Le carbone sp3
L'hybridation sp3 correspond à la géométrie tridimensionnelle du carbone tétraédrique.
Le carbone sp²
L'hybridation sp² du carbone correspond à la géométrie plane que l'on retrouve dans le carbone trigonal. Cette représentation permet de représenter la double liaison selon la chimie quantique.
Bibliographie
Environnement
- Dandonneau Y. 1998 - Le cycle du carbone dans les océans - Dossier Pour la Science, 21, Les humeurs de l'océan, p. 54-57.
Chimie du solide
- Pisanty A. 1991 - The Electronic Structure of Graphite - J. Chem. Ed., 68, p. 804-808.
Charbons actifs
- Devalance J.-P. 1995 - Charbons actifs - Bull. Un. Phys., 773, p. 703-711.
