Exercice 2:
On s’intéresse à la géométrie de la molécule de prop-2-énal : CH2 = CH - CHO
La V.S.E.P.R prévoit une géométrie triangulaire plane autour des trois atomes de Carbone, mais l'orientation de ces différents plans les uns par rapport aux autres peut a priori être quelconque.
La géométrie globale de la molécule n'est donc pas connue avec précision.
L'hybridation qui convient pour décrire la géométrie AX3 est l'hybridation sp2.
On se limite pour l'instant a la seule forme mésomère principale telle qu'elle est écrite dans l'énoncé :
CH2 = CH - CHO
On peut alors décrire la formation des liaisons de la manière suivante :
L'existence des liaisons p va introduire des contraintes géométriques, en effet les orbitales p participant a ces liaisons doivent être parallèles pour pouvoir se recouvrir efficacement, cela n'est possible que si les orbitales hybrides sp2 sont coplanaires deux à deux. Cette conditions impose donc a la molécule de posséder deux zones de planéité obligatoire autour des deux doubles liaisons. En revanche, si on se limite a cette seule forme il n'est pas obligatoire que ces deux zones de planéité soient coplanaires entre elles.
Pour expliquer la planéité globale de la molécule, on doit faire appel a d'autres formes mésomères pour lesquelles la double liaison est centrale.
Finalement, a cause de l'effet stabilisateur de la conjugaison la molécule adopte la configuration pour laquelle le recouvrement des orbitales p est maximal. Toutes les orbitales p seront donc parallèles entre elles, toutes les orbitales sp2 seront donc coplanaires et la molécule sera donc totalement plane.
Les orbitales p en se recouvrant mutuellement vont donner naissance à un "nuage p" qui englobe toute la molécule.
c) Que peut-on prévoir pour les longueurs de liaison C-C ?
La molécule ne peut donc être décrite par un schéma de Lewis unique, il s'agit en fait d'un hybride de résonance intermédiaire entre les diverses formes limites.
Les liaisons ne sont donc ni simples ni doubles mais intermédiaires entre les deux.
Le poids statistique de la forme principale étant tout de même beaucoup plus important que les autres on peut tout de même penser que la molécule réelle sera tout de même très proche de celle-ci.
Si on utilise la formule empirique de calcul des longueurs de liaisons on trouve :
L (A°) = 0,239 S (n*2/Z*) + 0,164 S n* + 0,297
C : n* = 2 - Z* = 6 - (3*0,35) - (2*0,85) = 3,25 - n*2/Z* = 4 / 3,25 = 1,231
O : n* = 2 - Z* = 8 - (5*0,35) - (2*0,85) = 4,55 - n*2/Z* = 4 / 4,55 = 0,879
Liaison C -O simple : L = 0,239 * (1,231+ 0,879) + 0,164 * ( 2 + 2 ) + 0,297 = 1,46 A°
Liaison C = O double L = 0,86 * 1,46 = 1,25 A°
Liaison C - C simple : L = 0,239 * (1,231+ 1,231) + 0,164 * ( 2 + 2 ) + 0,297 = 1,54 A°
Liaison C = C double L = 0,86 * 1,54 = 1,33 A°
