Description de la liaison chimique par approches topologiques : un outil pour l'enseignement...

Description de la liaison chimique par Description de la liaison chimique par approches topologiques : un outil pour approches topologiques : un outil pour

l'enseignementl'enseignement

Esmaïl AlikhaniEsmaïl AlikhaniLAboratoire de Dynamique, Interactions et Réactivité

LADIR

chimiechimie [Gimi] n. f. du gr. byz. khêmeia

Science de la constitution des divers corps, de leurs transformations et de leur propriétés.

Petit RobertPetit Robert

La science chimique

1) Nature des objets qui se transforment? Structures

2) Comment se transforment-ils? Mécanismes

3) Comment appliquer ces connaissances? Synthèse

CONCEPTS

Concept de valenceConcept de valence

Kekulé (Kekulé (18561856) : ) : fondateur de la chimie du carbonefondateur de la chimie du carbone

* * C tétravalent!C tétravalent!

La représentation des atomes et des La représentation des atomes et des moléculesmolécules

« The Atom and the Molecule » Gilbert N. Lewis

Journal of the American Chemical Society38 (1916) 762-786

KekuléKekulé ( (18561856) ) ThomsonThomson ( (18971897) : ) : électronélectron LewisLewis ( (19161916) ) Mécanique QuantiqueMécanique Quantique

((1923-271923-27) )

Liaison chimiqueLiaison chimique

- Analyse orbitalaire

- Décomposition énergétique

- Analyse topologiqueAnalyse topologique : AIM, ELFAIM, ELF

Analyse topologique

Bassin 1Bassin 1 Bassin 2Bassin 2

Système dynamique gradient : portrait de phase

( ; )

( ; ) 0

Bassins

Séparatrices

i

i

V r

V rgrad

AIM : densité électronique V(r) = (r)(R. Bader : McMaster)

C C O O HH CC CC HH

Q(C) = 4,9 eQ(C) = 4,9 e Q(C) = 6,2 eQ(C) = 6,2 e

Atomes topologiquesAtomes topologiques

ELF : localisation électronique V(r) = η (r)(B. Silvi : UPMC)

4.262.53

V(C)V(C) V(O)V(O)V(C,O)V(C,O) V(C,O) = 3.05V(C,O) = 3.05

C2H6, C2H4, C2H2

V(C,C) = 1,9V(C,C) = 1,9 3,63,6 5,3 e5,3 e

ELF = 0,95ELF = 0,95 0,930,93 0,890,89

V(H,C) = 2,0V(H,C) = 2,0 2,12,1 2,32,3

MT – CMT – C22HH22

Liaison covalente :

Liaison dative :

Complexes MT – CO : MT = Sc, …Cu

Densité de spin : RPE et ELF

(4s) (%)

ELF Mulliken Exp.

ScCO 5050 9292 5858

VCO 4343 7373 3333

CuCO 6666 8282 6767

En guise de conclusionEn guise de conclusion

PhysiquePhysique science du dévoilement du monde

ChimieChimie science de l’invention science de l’invention du mondedu monde

(transformer et créer)(transformer et créer)

Math.Math. rationalisation

(modèles cohérents et universels)

Béla ViziBéla Vizi