CB19: La liaison s (orbitales moléculaires de type s)

Les orbitales sont des fonctions ondulatoires (voir également le chapitre “Modèles d’atomes” dans DIDAC-3). Une liaison chimique peut être formulée sous la forme d’une addition de fonctions ondulatoires. Deux orbitales d’atomes d’hydrogène de type 1s se combinent pour former deux nouvelles orbitales moléculaires dans H₂: l’orbitale moléculaire de liaison et l’orbitale moléculaire d’anti-liaison. Dans la molécule de H₂, l’orbitale moléculaire de liaison est occupée par deux électrons. L’orbitale d’anti-liaison est vide.

Seules les orbitales qui sont occupées par des électrons contribuent aux propriétés de la molécule. Seule l’orbitale moléculaire de liaison est représentée sur l'illustration. De même, les orbitales moléculaires d’anti-liaison ne seront plus prises en compte. La probabilité électronique maximale dans l’orbitale de liaison se situe entre les deux noyaux. Ce chevauchement axial est désigné par l’expression “liaison s”. Dans le cas d’orbitales de type p, le chevauchement peut apparaître de deux manières: il peut s’agir d’un chevauchement axial ou d’un chevauchement latéral. On désigne également le chevauchement axial d’orbitales de type p par l’expression “liaison s”. Sur l'illustration, on représente la molécule de F₂: le chevauchement axial d’orbitales atomiques de type 2p_x donne lieu à une liaison s. On remarquera la présence d’un point de jonction sur les noyaux. A cet endroit, la probabilité électronique est nulle. Le chevauchement entre deux orbitales atomiques de type s donne lieu à une liaison beaucoup plus forte que lors d’un chevauchement entre deux orbitales de type p. Ce phénomène s’explique par le fait que les électrons s se trouvent beaucoup plus près du noyau que des électrons p, si bien que les noyaux sont maintenus ensemble en étant beaucoup plus près l’un de l’autre. Ainsi, on obtient une distance de liaison plus longue dans la molécule de difluor. L’efficacité de chevauchement d’une orbitale de type s et d’une orbitale de type p se trouve quelque part entre les deux. Ainsi, la distance entre les deux noyaux se trouve également entre celle de H₂ et de F₂. Dans le fluorure d’hydrogène ou HF, une liaison s se forme entre l’orbitale de type 1s de l’atome d’hydrogène et l’orbitale de type 2p_x de l’atome de fluor. Dans l’orbitale moléculaire de liaison, on trouve un seul point de jonction situé sur le noyau de F.