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Géométrie moléculaire en forme de balançoire

Géométrie moléculaire en forme de balançoire
Image illustrative de l’article Géométrie moléculaire en forme de balançoire
Notation VSEPR AX4E
Exemple(s) SF4
Symétrie moléculaire C2v
Nombre stérique 5
Coordinence 4
Doublet non liant 1
Angle de liaison Idéal ax-ax 180°, eq-eq 120°, ax-eq 90°
SF4 ax-ax 173.1°, eq-eq 101.6°

La géométrie moléculaire en forme de balançoire implique quatre liaisons formées par un atome centrale avec symétrie moléculaire C2v. Le nom balançoire indique sa ressemblance à une balançoire sur un terrain de jeux. D'autres géométries trouvées en présence de quatre liaisons formées par un atome central sont tétraédrique et plan carré.

La forme de balançoire lorsqu'un atome central possède un nombre stérique de 5, avec quatre autres atomes liés et un doublet libre (AX4E dans la notation AXE). Un atome lié à 5 autres atomes (et aucun doublet libre) forme une bipyramide trigonale, mais dans ce cas un des atomes est remplacé par un doublet libre. L'atome remplacé est toujours un atome équatorial, parce que les doublets libres repoussent d'autres paires d'électrons plus fortement que font les atomes.

Structure

Les molécules de géométrie en forme de balançoire ont deux types de ligands: axiaux et équatoriaux. Les deux ligands axiaux se trouvent sur un axe commun de liaison et alors l'angle entre ces deux liaisons est 180°. Les deux ligands équatoriaux sont dans un plan qui est orthogonal à l'axe des ligands axiaux.a Typiquement les longueurs des liaisons aux ligands axiaux sont plus longues qu'aux ligands équatoriaux. L'angle idéal entre un ligand axial et un ligand équatorial est 90°, tandis que l'angle idéal entre deux ligands équatorial est de 120°.

Les molécules en forme de balançoire telle que SF4, comme les molécules en bipyramide trigonale telle que PF5, subissent la pseudorotation de Berry à laquelle les ligands axiaux se déplacent aux positions équatoriales et vice versa. Cet échange des positions fait que l'environnement moyenné sur le temps est semblable autour des deux ensembles des ligands. En conséquence le spectre RMN du fluor 19 du SF4 (comme du PF5) contient une seule ligne de résonance à température ambiente[1].

Les quatre atomes en mouvement agissent comme levier autour de l'atome central; par exemple les quatre atomes de fluor en SF4 tournent autour de l'atome central[2].

Voir aussi

Notes et références

  1. Walter G. Klemperer, Jeanne K. Krieger, Michael D. McCreary, E. L. Muetterties, Daniel D. Traficante et George M. Whitesides, « Dynamic nuclear magnetic resonance study of fluorine exchange in liquid sulfur tetrafluoride », J. Am. Chem. Soc., vol. 97, no 24,‎ , p. 7023–7030 (DOI 10.1021/ja00857a012)
  2. Marion E. Cass, King Kuok (Mimi) Hii et Henry S. Rzepa, « Mechanisms that Interchange Axial and Equatorial Atoms in Fluxional processes: Illustration of the Berry Pseudorotation, the Turnstile and the Lever Mechanisms via animation of transition state normal vibrational modes. », Journal of Chemical Education, vol. 83, no 2,‎ , p. 336 (lire en ligne) :

    « Cette référence porte la mention: Manuscript submitted to the Journal of Chemical Education on April 21, 2005 »

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