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Hybridation des orbitales en 3D – sp³, sp², sp, liaisons sigma et pi

ChimieLiaisons chimiques15–16 ans

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Un modèle 3D orientable qui montre comment les orbitales 2s et 2p de l'atome central se combinent en orbitales hybrides sp³ (CH₄, NH₃, H₂O), sp² (C₂H₄, BF₃) et sp (C₂H₂, CO₂), avec leurs directions et leurs angles. Les atomes liés arrivent ensuite : les liaisons σ se forment par recouvrement axial et les liaisons π par recouvrement latéral des orbitales p non hybridées. Parcourez les trois étapes, comptez les liaisons σ et π, suivez le diagramme des cases quantiques et passez au modèle boules et bâtonnets.

Leçon : Liaison covalente : hybridation des orbitales atomiques (sp, sp², sp³), liaisons sigma et pi

Ce qu’elle montre

L'hybridation explique pourquoi les molécules ont leur forme. L'orbitale 2s de l'atome central se combine avec une, deux ou trois orbitales 2p pour donner des orbitales hybrides sp, sp² ou sp³ séparées de 180°, 120° ou 109,5° ; le nombre de domaines électroniques décide. Dans ce modèle 3D, vous voyez les orbitales se combiner, puis les atomes liés arriver : le recouvrement axial le long de l'axe de liaison forme des liaisons σ, et le recouvrement latéral des orbitales p restantes forme des liaisons π au-dessus et au-dessous. Les doublets non liants de NH₃ et H₂O réduisent les angles ; l'éthène et l'éthyne montrent des liaisons doubles et triples.

Mode d’emploi

Choisissez une molécule et cliquez sur Étape suivante pour passer de 1. Orbitales atomiques à 2. Hybridation et 3. Liaisons σ et π ; Revoir l'hybridation rejoue la combinaison. Demandez aux élèves de prévoir l'hybridation et le nombre de liaisons σ et π avant l'étape 3, puis de vérifier avec les cases quantiques et le décompte. Passez au Modèle boules et bâtonnets pour comparer les types de liaison et utilisez Angles de liaison pour comparer CH₄, NH₃ et H₂O.

Paramètres modifiables

  • Molécule CH₄ – méthane, NH₃ – ammoniac, H₂O – eau, C₂H₄ – éthène, BF₃ – trifluorure de bore, C₂H₂ – éthyne, CO₂ – dioxyde de carbone
  • Étape affichée 1. Orbitales atomiques, 2. Hybridation, 3. Liaisons σ et π
  • Type de modèle Modèle orbitalaire, Modèle boules et bâtonnets
  • Afficher les angles de liaison

Questions à explorer

  1. Pourquoi le carbone de CH₄ ne se lie-t-il pas avec ses orbitales 2p pures, et quel angle cela donnerait-il ?
  2. Combien de liaisons σ et de liaisons π y a-t-il dans l'éthène et dans l'éthyne ?
  3. NH₃ et BF₃ ont tous deux trois atomes liés : pourquoi leur hybridation et leur forme diffèrent-elles ?

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