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Longueur de liaison

Posté par
pegoud
26-04-21 à 19:12

Bonjour,

Je suis actuellement en pleines révisions pour mes partiels de Chimie... Je suis en train de faire des exercices pour m'entraîner, mais l'un d'entre eux me pose problème.


Énoncé :

On donne les longueurs de liaison suivantes pour trois composés :

- chloroéthane :                  liaison C-C = 1,54 Å               ;             C-Cl = 1,77 Å
- chlorure de vinyle :        liaison C=C = 1,48 Å              ;             C-Cl = 1,69 Å
- propène :                              liaison C=C = 1,35 Å

Expliquer ces différences structurales en vous appuyant sur des concepts simples.

On rappelle que :
- chloroéthane : H3C-CH2-Cl
- chlorure de vinyle : H2C=CH-Cl
- propène : H2C=CH-CH3


Où j'en suis :

Je sais que, par définition, une double liaison est plus courte qu'une liaison simple.
J'ai remarqué que le chlorure de vinyle et que le propène ont des structures assez similaires (le Cl du chlorure de vinyle est remplacé par un groupement méthyle dans le propène). Peut-être qu'il y a un rapport avec les électrons de valence ?
Ce ne sont que des débuts de pistes, mais je ne sais pas vraiment comment justifier correctement, n'ayant jamais fait d'exercices de ce type.

Cet exercice intervient dans le cadre du cours sur les effets électriques (inductifs et mésomères), mais je n'arrive pas à faire le lien...

Si vous avez des idées pour m'éclairer, n'hésitez pas
Merci d'avance !

Posté par
vanoise
re : Longueur de liaison 26-04-21 à 19:29

Bonjour
Très schématiquement : La couche de valence , celle qui fait intervenir les électrons participant aux liaisons, est la couche n° 3 dans un atome de chlore. le rayon atomique d'un atome de chlore est donc nettement supérieur à celui d'un atome de carbone, lui-même supérieur à celui d'un atome d'hydrogène. Une liaison covalente simple ( ) C-Cl est donc plus longue qu'un liaison C-H.
La polarisation des liaisons qui intervient dans l'étude des effets inductifs fait intervenir la différence d'électronégativité entre les deux atomes liés. Je te rappelle que dans le tableau périodique : cette électronégativité croit fortement en fonction du numéro atomique Z le long d'une même ligne et croit faiblement le long d'une même colonne quand on remonte la colonne ; (j'exclus de l'échelle des électronégativités  les gaz nobles bien sûr).

Posté par
pegoud
re : Longueur de liaison 26-04-21 à 19:47

Merci pour ces précisions !

En revanche, je ne suis pas vraiment sûr d'avoir vraiment tout compris :

- La deuxième partie de votre message sur la polarisation était très claire, mais je n'arrive pas bien à voir le lien (s'il existe) entre les différents effets électroniques et la longueur des liaisons ;

- Entre le chlorure de vinyle et le propène :
                        H2C=CH-Cl      et     H2C=CH-CH3
Pourquoi la double liaison en rouge est-elle plus longue pour le chlorure de vinyle, alors que l'atome qui diffère (Cl / CH3) n'est pas relié à la liaison ? C'est dû aux effets inductifs ?

- Idem pour le chloroéthane et le chlorure de vinyle :
                                H3C-CH2-Cl   et  H2C=CH-Cl
Qu'est-ce qui fait que la liaison en rouge soit plus longue pour le chloroéthane ?

Merci d'avance,

Posté par
vanoise
re : Longueur de liaison 26-04-21 à 23:28

Pour comparer les propriétés des liaisons et l'influence de l'atome Cl, il faut s'intéresser aux effets mésomères concernant le chlorure de vinyle. Voici les deux formes mésomères possibles de la molécule. On peut imaginer que les propriétés de la molécule résultent d'une moyenne pondérée entre les propriétés de ces deux formes limites. Remplacer un atome H par un atome Cl fait que la liaison C-C possède des propriétés intermédiaires entre celle de la double et celle de la simple liaison. Elle est donc plus longue que la double liaison dans l'éthène. Inversement la liaison C-Cl est plus courte que la simple liaison C-Cl dans le chloroéthane. Attention cependant : si on imagine la réalité comme un équilibre entre ces deux formes mésomères : ces deux formes mésomères n'ont pas la même probabilité d'existence, sinon on obtiendrait une longueur de liaison C-C égale à la moyenne entre la simple et la double liaison. Et c'est là qu'intervient l'effet inductif : le chlore est un élément assez fortement électronégatif qui tend à attirer les électrons. C'est effet inductif s'oppose donc à l'effet mésomère qui lui tend à faire apparaître une charge locale positive sur Cl. La forme mésomère de droite est donc nettement moins probable que la forme de gauche ; c'est pour cela que la liaison C-C est de longueur seulement un peu supérieure à celle de la double liaison et c'est pour cela que la longueur de liaison C-Cl n'est que d'assez peu inférieure à celle observée dans la molécule de chloroéthane.

Longueur de liaison

Posté par
pegoud
re : Longueur de liaison 27-04-21 à 08:32

Merci beaucoup pour cette explication très claire et très complète !
J'ai fini par comprendre grâce à vous

Bonne journée !



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