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Délocalisation de doublet électronique


Matt07
Go to solution Solved by Shtomal,

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Salut :) En chimie orga, je ne comprends pas à quoi correspond le concept de délocalisation de doublets d'électrons, et encore moins en quoi elle est renforcée ou diminuée par effet mésomère attracteur ou donneur ..
Quelqu'un saurait m'expliquer ?

P.S : c'est le QCM 209 du livre de la prof qui m'a fait me poser cette question

D'ailleurs dans la correction de ce QCM il est dit que " + le doublet est délocalisé, + la base est faible, et + l'acide conjugué est fort " chose que je ne comprends pas non plus ..

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Salut Matt :)

 

Je vais essayer de répondre à tes explications en espérant être clair:

 

d'abord il faut que tu saches que dans une liaison simple (une liaison sigma) si les 2 atomes sont différents: un des deux sera forcément plus électronégatif (c'est la force avec laquelle un atome donné attire le doublet d'électrons qui forme la liaison vers lui: il tire tout de son côté pour être plus grossière) ! 

 

Maintenant que l'on sait ça on va pouvoir comprendre que tout simplement l'effet inductif correspond à l'attraction des doublets de plusieurs atomes situés jusqu'à quatre liaisons plus loin par exemple dans CH3-CH2-CH2-CH2-x (avec x un halogène) X est capable d'attirer vers lui les électrons de la liaison ch3-ch2 celui de ch2-ch2... 

 

Dans l'effet inductif certains atomes sont donneurs: ils fournissent leur doublet d’électrons facilement à un atome attracteur d’électrons !

 

dans le cours diapo 71 et 72 tu as les exemples des atomes ou groupes d'atomes donneurs ou accepteurs (si l'un d'entre eux te pose un pb n'hésite pas à venir demander des précisions ;)

 

L'effet mésomère quant à lui concerne le déplacement des électrons d'une liaison pi soit une liaison multiple: et ne se produit qu'avec des doubles liaisons conjuguées soit alternance liaison simple liaison double. Cet effet va être influencé par la présence de substituants avec effets inductifs donneurs ou attracteurs d'électrons. Et au même titre que pour les effets inductifs certains groupements sont donneurs d'électrons et d'autres accepteurs par effet mésomère (cf. poly diapos 80 et 82).

 

si dans une molécule tu as des donneurs ou attracteurs par effets inductif et mésomère, c'est l'effet mésomère qui l'emporte !! 

 

Pour les ta question les bases et acides il faut que tu comprennes qu'un acide selon bronsted est une espèce qui a tendance à libérer un proton (H+) et une base toujours selon bronsted à tendance à capter un proton ! je dis selon bronsted parce que selon lewis une base correspond a une espèce avec un doublet disponible et un acide une espèce avec une case quantique vide ! 

 

pourquoi une base est faible quand le doublet est délocalisé? c'est en fait parce qu'une base à tendance à capter un proton qui est chargé positivement et pour ce elle a besoin de ses électrons pour le capturer or si ses électrons se promènent dans la molécule elle ne pourra pas le capter car son doublet ne sera pas toujours dispo! et par définition quand une base est faible l'acide correspondant est fort et inversement !

 

le message long dsl mais j'espère avoir été claire et surtout avoir répondu à tes interrogations :) sinon n'hésite pas à demander des précisions !! 

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Salut Malika, tout d'abord merci d'avoir pris le temps de faire une réponse aussi développée c'est vraiment gentil de ta part ! Je pense avoir compris à peu près tout ce que tu m'as expliqué mais pour en être sûr j'ai essayé de faire d'autres QCM et je dois avouer que j'ai bloqué assez rapidement .. je n'arrive pas à mettre en application tous les outils que tu m'as donné, par exemple pour un QCM de ce genre :

 

QCM 210 p.124

"Classer les molécules suivantes par ordre d'acidité croissante"

1- BrCH2COOH

2- C2H5CH2COOH

3- FCH2COOH

4- ClCH2COOH

 

J'ai d'abord pensé qu'il fallait calculé les différents Ka pour comparer la force des acides mais au vu de ce que tu m'as dis il faudrait plutôt s'intéresser à leurs bases, je t'avoue que je suis un peu perdu pour trouver la différence de force des bases (je me doute que c'est celle qui a le + de facilité à capter un proton qui est la plus forte mais je ne vois pas comment faire pour les comparer ..)
 

Désolé pour mon long message également  :wacko: en tout cas merci pour ton aide, et si tu n'arrive pas à me répondre j'irai demandé en permanence c'est déjà très gentil de ta part ! 

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http://hpics.li/77ccaeb

 

Voici l'exercice sur papier ! 

 

J'ai d'abord dessiné toutes les molécules c'est plus facile à visualiser !

 

La molécule 1 porte un N+ qui est attracteur d’électrons donc il est I- autour il a des méthyles donneurs d’électrons I+ 

Il va aussi attirer par effet inductif (car se prolonge jusqu'à 4 liaisons) les électrons de la liaison OH ainsi le doublet est moins disponible pour la liaison oh est donc le h va pouvoir être libéré! or quand un proton est libéré on parle d'acidité ainsi ici l'acidité augmente

 

Les molécules 2 4 et 5 portent un halogène fortement électronégatif donc attracteur d'électrons par effet inductif: d'où délocalisation des électrons de la liaison OH et donc libération du proton !

La plus acide des trois est la molécule 4 car F plus électronégatif que Cl plus électronégatif que Br ! la moins acide est la 2

 

La molécule 3 porte un éthyle qui est donneur d'éléctrons donc il y a délocalisation des éléctrons jusqu'à la liaison OH et donc renforcement de cette dernière de ce fait le proton n'est pas libéré et l'acidité diminue 

 

voilou :)

n'hésite pas si c'est toujours pas assez clair 

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Wow génial merci beaucoup avec les molécules dessinées c'est vrai que c'est plus clair ..
Je pense que ça y est j'ai compris mais dernière question si je peux me permettre, j'ai compris comment t'as fait pour montrer que la 1 était fortement acide, et la 3 très peu acide, mais comment tu fais pour affirmer que la 1 l'est plus que la 2/4/5, sachant qu'il y a libération du proton dans les 2 cas ? Le "degré" d'acidité correspond au nombre de liaisons séparant l'attracteur du donneur ?

Encore une fois merci beaucoup

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  • Ancien du Bureau
  • Solution

Coucou ! Je m'incruste dans la discussion pour essayer de t'aider. :)

 

EDIT, Malika vient de répondre, mais je t'envoie quand même ma réponse, ça peut toujours être un + :P 

 

Alors : 

On va essayer d'étudier toutes ces molécules, mais avant cela, on va au premier regard essayer de comprendre ce qu'est une base et ce qu'est un acide. 

 

On ne va raisonner que sur les acides, car les bases c'est exactement l'inverse des acides. Si tu as compris l'histoire des acides, tu comprendras celle des bases. Alors un acide est une espèce capable de céder un proton H+ (selon Bronsted). Pour cela, on aura donc, par exemple, un groupement COOH qui va se transformer en COO+ H+. (Pareil, ici, je te parle de COOH, mais ça fonctionne pour n'importe quel groupement contenant un hydrogène). 

 

1)

Pour avoir cette séparation, imagine toi vouloir obtenir le H+. Il faudrait que le doublet d'électrons présent sur l'atome d'hydrogène s'en aille. Donc puisque l'hydrogène est initialement lié de manière covalent à l'oxygène, on va vouloir que le doublet d'électrons de l'hydrogène s'écarte le plus possible de l'hydrogène. Il ne va pas aller n'importe où. En effet, il va aller vers l'oxygène auquel il est lié. 

 

Bon ça c'est important. 

 

2) Ensuite, le doublet d'électron de l'hydrogène peut être plus ou moins attiré par le groupement qui le porte. Donc autrement dit, le doublet d'électrons de l'hydrogène peut plus ou moins s'écarter du groupement qui le porte. Ce doublet aura tendance  + s'écarter de l'hydrogène que l'atome sur lequel l'hydrogène est lié, est électronégatif. (Je rappelle la définition d'électronégativité : capacité d'un atome à tirer le doublet d'électron vers lui dans une liaison covalente). 

 

3) Donc Maintenant, venons en aux molécules du qcm : 

 

On se rend compte que toutes les molécules comportent un groupement carboxyle COOH.Donc ce n'est pas avec ça qu'on va les différencier. 

 

Ensuite, on voit que trois de ces molécules (1, 3, 4) ont en bout de chaine des halogènes (très EN). L'ordre d'électronégativité croissante, ici, est : Br<Cl<F

 

Donc le fluor va attire les électron sigma de manière plus efficace que les 2 autres atomes. Imagine les électrons de la molécules attirés.

 

Un peu comme si tu as 4 personnes qui se tiennent par la main. Si tu tires en bout de chaine, les personnes vont toutes se pencher vers le bout de la chaine qui tire. Et selon si on tire fort ou peu fort, le déplacement ne sera pas le même. Ici, les 4 personnes forment ta molécule. Le F est celui sur qui on tire la main (et qui va donc entrainer toute la chaine). Grace à l'ordre d'EN, on va tirer + fort sur le Fluor que sur le Cl que sur le Br. Donc dans la molécule 3, les doublets d'électrons seront plus attirés vers le fluor (donc se sépareront plus de l'hydrogène) que pour la molécule 4 et encore plus que la molécule 1. 

 

Donc l'hydrogène aura + tendance à être positif sur la molécule 3, que sur la 4, que sur la 1. Et donc la molécule 1 aura + tendance ) être un acide fort que la molécule 4 qui elle même est un acide + fort que la molécule 1.

 

4) Pour la molécule 2, le groupement CH3 est un groupement donneur. Donc au lieu de tirer sur la chaine, il va pousser. Il va donc pousser le doublet sur l'hydrogène qui n'aura pas envie de se décrocher du coup. Donc c'est ta molécule la moins acide. 

 

Voilà voilà :P J'espère que j'aurai apporté un petit + :P

J'ai numéroté l'ordre pour que tu puisses me poser des questions sur les différentes parties, alors n'hésites pas :)

 

Désolée pour les fautes d'orthographes, j'ai la flemme de me relire...  :wacko: 

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Bonsoir Lucile ! Je vais peut être te décevoir mais tu as surement numéroter les parties pour rien  :P en effet tu as été si clair que tu m'as permis d'éclaircir la zone d'ombre qui me restait de l'explication de malika, en partie avec l'image des 4 personnes qui se tiennent par la main, alors merci beaucoup pour ton aide à toi aussi !

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