Fuster Franck

Maître de conférences à l'Université Pierre et Marie Curie


UE de Licence de Chimie 2C001 - Liaisons intramoléculaires et réactivité


Le but de cet enseignement est de mobiliser les outils de chimie quantique, et plus particulièrement les orbitales moléculaires, pour mieux comprendre les concepts de liaison (polarisation, géométrie, donneur-accepteur, métal-ligand, résonnance, aromaticité) et de réactivité (rupture homo- ou hétérolytique, électrophilie et nucléophilie, etc.).

La chimie quantique consiste à modéliser une molécule isolée (on dit « en phase gaz »). Le passage de la représentation moléculaire (microscopique) ainsi obtenue à la représentation d’un échantillon macroscopique se fait grâce à des outils étudiés dans le cadre d’autres cours, tels que la cinétique chimique ou la thermodynamique.

  • Thèmes abordés :

    • Symétrie moléculaire : utilisation d’orbitales adaptées en symétrie / Construction de diagrammes grâce à la symétrie / Analyse de la symétrie des orbitales.
    • Géométrie des molécules : longueur de liaison et diagramme orbitalaire / Diagramme et règle de Walsh / Distorsion et effet Jahn-Teller.
    • Méthode des fragments : construction d’une molécule / Cas des complexes de métaux de transition / Réactivité de deux fragments en interaction.
    • Délocalisation : résonnance / Systèmes infinis / Systèmes cycliques / Aromaticité et anti-aromaticités.

  • Ouvrages recommandés :

    • Liaison chimique "La structure électronique des molécules, tome 1 : De l'atome aux molécules simples" par Yves Jean et François Volatron
    • Théorie des groupes "La théorie des groupes en chimie" de François Volatron et Patrick Chaquin
    • Structure et réactivité "La structure électronique des molécules, tome 2 : Géométrie, réactivité et méthode de Hückel" par Yves Jean et Fraçois Volatron
    • Lien avec la chimie organique "Chimie organique, une approche orbitalaire" par Patrick Chaquin et François Volatron

  • Outils utilisés dans cet enseignement :

    • OrbiMol : base de données d'orbotales moléclaires avec representation 3D.
    • Hulis : calculs Hückel.

  • Supports de cours :

    • Symétrie moléculaire (PDF).
    • Les tables de caractères (PDF) par I. Fourré
    • Petit guide d’utilisation d’OrbiMol (pdf) par I. Fourré.

  • Supports de travaux encadrés :

    • Liaisons AB - Recouvrements 3d vs 2s/2p (PDF).
    • Diagramme d’une molécule AH2 linéaire (PDF).
    • Diagramme de AH3 plan : utilisation des tables (pdf).
    • Molécules plan-carré : hypervalence. Théorie des fragments (PDF).
    • Diagramme de Walsh : le cas de AH3 (PDF).
      .
    • Réactivité (PDF).
    • Molécules tétraédriques et octaédriques (PDF).
    • Etude de systèmes conjugués (PDF).
    • Etude du système pi de divers oligomères.