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H2+ et molécules diatomiques A2

À l'état fondamental, l'électron unique de occupe une OM qui devrait se corréler asymptotiquement à l'orbitale atomique 1s d'un atome d'hydrogène isolé (infiniment éloigné d'un proton nu). On s'attend donc à ce que cette OM soit assez bien décrite par la conbinaison linéaire de deux orbitales 1s centrées chacune sur un noyau. Ceci correspond à poser dans (5.11). On obtient alors ce qui est appelé la description de en base minimale. Dans ce cas, les intégrales peuvent s'évaluer analytiquement. Les figures 5.3, 5.4 et 5.5 montre le comportement de ces intégrales vues comme fonctions de la distance internucléaire R.

  
Figure: Intégrale (en u.a.) en fonction de R(u.a) pour le schéma LCAO impliquant l'orbitale atomique 1s centrée sur l'une ou l'autre proton de .

  
Figure: Intégrale (en u.a.) en fonction de R(u.a) pour le schéma LCAO impliquant l'orbitale atomique 1s centrée sur l'une ou l'autre proton de .

  
Figure: Intégrale de recouvrement (en u.a.) en fonction de R(u.a) pour le schéma LCAO impliquant l'orbitale atomique 1s centrée sur l'une ou l'autre proton de .

  
Figure: Fonctions d'énergie potentielle (en u.a.) , (trait plein), et , (tirets), en fonction de R(u.a). Ces courbes d'énergie potentielle sont associées aux états et obtenus dans un traitement LCAO en base minimale de .

La figure 5.6 montre les courbes d'énergie potentielle pour les deux premiers états de , c.à d. le graphe des fonctions

  

données par (5.23) et (5.24) sont les énergies purement électroniques des deux états (orbitales) et , définis par

  

(on vérifiera le bien-fondé de l'appelation donnée de ces deux orbitales). L'orbitale est la première OM du type : elle est obtenue par une combinaison liante des OA et . On la désigne encore pour cette raison. Pareillement, l'orbitale antiliante est aussi appelée . La figure 5.7 montre une représentation photographique de l'orbitale accompagnée du profil de cette orbitale le long de l'axe internucléaire. Le caractère liant de l'orbitale est clairement ressorti sur ces images. De même, on peut clairement voir le caractère antiliant de représentée de la même façon dans la figure 5.8.

  
Figure: Représentation photographique de l'orbitale liante accompagnée de son profil le long de l'axe internucléaire.

  
Figure: Représentation photographique de l'orbitale antiliante accompagnée de son profil le long de l'axe internucléaire.

Par le même procédé, si l'on partait de dans (5.11), correspondant à la limite dissociative où l'atome d'hydrogène dissocié serait dans l'état 2s, on aurait obtenu deux autres OM: l'une, ou , est liante; l'autre, ou , est antiliante. La figure 5.9 montre l'orbitale liante sous forme photographique et sous forme tridimensionnelle, cette dernière servant à démontrer l'effet de la surface nodale inhérente dans 2s sur la distribution dans l'orbitale moléculaire.

  
Figure: Représentation photographique de l'orbitale antiliante accompagnée d'une représentation 3D de l'orbitale vue dans un plan contenant l'axe internucléaire.

La troisième paire d'OM du type s'obtient par la combinaison linéaire des orbitales centrées sur les noyaux A et B. Dans ce cas, l'orbitale liante, montrée à la figure 5.10, est

tandis que la combinaison linéaire avec la même phase entre les deux est antiliante.

  
Figure: Représentation photographique de l'orbitale antiliante accompagnée d'une représentation 3D de l'orbitale vue dans un plan contenant l'axe internucléaire.

Notons que la distinction 2s vs. 2p dans le cas de n'a pas beaucoup de sens. Ces orbitales atomiques ont en effet la même énergie, et sont donc susceptibles de se combiner fortement. Néanmoins, la discussion présente offre un intérêt dans la mesure où elle est pertinente pour la compréhension des OM d'une molécule diatomique homonucléaire du type .

Finalement, si l'on partait de (ou ) dans (5.11), on obtiendrait

Notons que les deux niveaux orbitalaires associés à ces OM sont doublement dégénérés.

  
Figure: Représentation photographique de l'orbitale liante .

  
Figure: Représentation photographique de l'orbitale antiliante accompagnée d'une représentation 3D de l'orbitale vue dans un plan contenant l'axe internucléaire.



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Sat Jan 13 22:02:54 EST 2001