QCM : Hybridation du carbone — 12 questions

Explication

L’hybridation correspond au mélange d’orbitales atomiques afin de générer des orbitales hybrides et de rendre compte de la structure moléculaire. La théorie des orbitales moléculaires étudie plutôt les orbitales de la molécule dans son ensemble.

Explication

Dans une molécule organique, le carbone neutre possède quatre liaisons autour de lui. Cette propriété concerne le carbone, tandis que l’hydrogène ne s’hybride pas.

Explication

Un carbone $sp^2$ possède trois liaisons $\sigma$ et une liaison $\pi$. Les combinaisons comportant quatre liaisons $\sigma$ ou deux liaisons $\pi$ correspondent respectivement aux hybridations $sp^3$ et $sp$.

Explication

Lors de la promotion électronique, un électron du sous-niveau $2s$ passe vers un sous-niveau $2p$, ce qui permet d’obtenir quatre électrons célibataires disponibles pour les liaisons. L’état fondamental du carbone ne présente que deux électrons célibataires.

Explication

Les quatre liaisons C–H du méthane étant identiques, leur description nécessite quatre orbitales hybrides identiques du carbone. Le méthane est ainsi associé à quatre liaisons équivalentes, et non à un mélange de liaisons $\sigma$ et $\pi$.

Explication

Une orbitale $2s$ fusionne avec trois orbitales $2p$ pour produire quatre orbitales hybrides $sp^3$ identiques. Ces orbitales forment quatre liaisons $\sigma$.

Explication

L’hybridation $sp^2$ résulte de la fusion d’une orbitale $2s$ et d’une orbitale $2p$, tandis que deux orbitales $2p$ restent non hybridées pour former des liaisons $\pi$. Une seule orbitale $2p$ non hybridée ne correspond donc pas à cette hybridation.

Explication

Les électrons d’une liaison $\sigma$ se trouvent dans des orbitales hybridées plus proches du noyau, ce qui renforce l’attraction et la liaison. Une liaison $\pi$ implique des orbitales non hybridées plus éloignées du noyau et demeure donc plus faible.

Explication

L’hybridation $sp^2$ produit trois orbitales orientées dans un même plan, formant une géométrie triangulaire plane et des angles de 120°. La géométrie tétraédrique avec un angle d’environ 109° correspond à l’hybridation $sp^3$.

Explication

Un doublet électronique compte comme un voisin dans la disposition tridimensionnelle et conduit ainsi à une hybridation $sp^3$. Le traiter comme une liaison multiple confond la présence d’un doublet non liant avec le nombre de directions électroniques autour de l’atome.

Explication

La construction commence par la structure de Lewis-Pauling, se poursuit par la détermination de l’hybridation de chaque atome et s’achève par l’application des angles entre les liaisons. Commencer par les angles inverse l’ordre logique nécessaire pour relier la structure électronique à la géométrie.

Explication

Les deux premiers carbones et le dernier sont engagés dans des liaisons simples et présentent une hybridation $sp^3$, tandis que les deux carbones de la double liaison sont $sp^2$. La présence d’une double liaison ne transforme donc pas tous les carbones de la chaîne en atomes $sp^2$.