Analyse du transfert de charge
Partie
Question
On considère le diagramme de corrélation d'une molécule AB mettant en jeu deux orbitales atomiques \(\chi_{\mathrm{A}}\) et \(\chi_{\mathrm{B}}\) d'énergies différentes. Ces OA peuvent décrire 0, 1 ou 2 électrons.
Dans ce cas de figure l'OM de plus basse énergie \(\varphi_1\) contient une contribution majoritaire de l'OA \(\chi_{\mathrm{A}}\) et l'OM\( \varphi_2\)une contribution majoritaire de l'OA \(\chi_{\mathrm{B}}\).
Déterminer en fonction du remplissage des OA le déplacement du nuage électronique prévisible dans la molécule, entre les atomes A et B.
Aide simple
Si un électron est décrit par \(\varphi_1\) , il est essentiellement sur l'atome A et partiellement délocalisé sur l'atome B.
Si un électron est décrit par\(\varphi_2\) , il est essentiellement sur l'atome B et partiellement délocalisé sur l'atome A.
Aide méthodologique
On doit représenter les diagrammes de corrélation en portant les électrons disponibles, sur les niveaux d'OA et sur les niveaux d'OM.
On compare alors les populations électroniques des atomes séparés et celles des atomes lorsque les électrons sont décrits par les OM.
On tient compte pour cela de la nature de l'OM et notamment du poids de chaque OA.
Aide à la lecture
On demande de comparer les populations des atomes avant et après formation de la liaison.
Il faut inventorier tous les cas possibles, en fonction de la population des OA\( \chi_{\mathrm{A}}\) et \(\chi_{\mathrm{B}}\).
Solution détaillée
On représente ci-dessous les diagrammes de corrélation correspondant aux différents cas possibles :
Cas a : l'électron provient de A.
Il est disposé sur une OM qui est essentiellement sur A mais possède une petite contribution sur B. Il y a transfert partiel de l'électron de A vers B.
Cas b : l'électron provient de B.
Il est disposé sur une OM qui est essentiellement située sur A mais possède une petite contribution sur B. Il y a transfert important de l'électron de B vers A.
Cas c : les deux électrons proviennent de A.
Ils sont disposés sur une OM qui est essentiellement située sur A mais possède une petite contribution sur B. Il y a transfert partiel des électrons de A vers B.
Cas d : les deux électrons proviennent de A.
Ils sont disposés sur une OM qui est essentiellement située sur A mais possède une petite contribution sur B. Il y a transfert partiel des électrons de A vers B.
Cas e : A et B apportent chacun un électron.
Ils sont disposés tous deux sur une OM qui est essentiellement située sur A mais possède une petite contribution sur B. Il y a transfert partiel des électrons de B vers A.
Cas f : Les deux électrons décrits \(\varphi_1\) par sont sur A, légèrement délocalisés vers B.
L'électron décrit par \(\varphi_2\) est sur B, légèrement délocalisé vers A. A fournissant 2 électrons et B un seul électron, il y a léger transfert d'électron de A vers B.
Cas g : Les deux électrons décrits par \(\varphi_1\) sont sur A, légèrement délocalisés vers B.
L'électron décrit par \(\varphi_2\) est sur B, légèrement délocalisé vers A. B fournissant 2 électrons et A un seul électron, il y a fort transfert d'électron de B vers A.
Cas h : Les deux électrons décrits par \(\varphi_1\) sont sur A, légèrement délocalisés vers B.
Les deux électrons décrits par \(\varphi_2\) sont sur B, légèrement délocalisés vers A. Les effets se compensent et il n'y a pas de transfert de charge (il n'y a pas de liaison covalente non plus).