Énoncé

1. Calculer l'angle Cl-C-Cl
2. Comment s'oriente la molécule dans un champ électrique?

Solution

1. Angle Cl-C-Cl
   Le tableau de la classification périodique des éléments nous donne l'électronégativité des atomes impliqués dans la molécule de phosgène:

   	Électronégativité de Pauling
   Cl	3.16
   C	2.55
   O	3.44

   
   On en déduit que, dans la liaison C=O comme dans la liaison C-Cl, c'est l'atome de carbone qui porte une charge partielle positive. Les moments dipolaires associés à chaque liaison peuvent être représentés sur la molécule de la façon suivante:
   
   
   où représente l'angle cherché.
   Les moments dipolaires de chaque liaison figurent dans l'aide-mémoire:
   µ(C=O) = 2.3 D
   µ(C-Cl) = 1.5 D
   Le moment dipolaire de la molécule est donné dans l'énoncé:
   µ(phosgène) = 1.17 D
   
   Le vecteur moment dipolaire du phosgène est la résultante des trois vecteurs moments dipolaires des liaisons. Les projections de µ(C-Cl) sur un axe perpendiculaire à l'axe de la liaison C=O s'annulent. Le module de la résultante est donc:
   
   µ(phosgène) = valeur absolue de [µ(C=O) - 2×µ(C-Cl)×cos(/2]
   
   On ne peut prédire, a priori, le signe de µ(C=O) - 2×µ(C-Cl)×cos(/2). Il faut essayer les deux cas possibles.
   • Si on suppose µ(C=O) > 2×µ(C-Cl)×cos(/2):
     µ(phosgène) = µ(C=O) - 2×µ(C-Cl)×cos(/2)
     ce qui conduit à cos(/2) = 0.3767, soit = 135.7°.
     
     
   • Si on suppose µ(C=O) < 2×µ(C-Cl)×cos(/2:
     µ(phosgène) = - µ(C=O) + 2×µ(C-Cl)×cos(/2)
     On obtient un cosinus > 1, ce qui n'a pas de sens dans le problème considéré ici.
   
   
   
2. Orientation de la molécule dans un champ électrique
   Le calcul précédent nous indique que µ(C=O) > 2×µ(C-Cl)×cos(/2). Par conséquent, le vecteur moment dipolaire de la molécule se trouve dans l'axe de la liaison C=O, orienté de l'oxygène vers le carbone:
   
   L'oxygène qui porte donc une charge partielle négative. Un champ électrique est un vecteur de même direction que la force qui s'exercerait sur une charge positive. Une molécule s'oriente donc dans un champ électrique de façon à aligner les deux vecteurs champ et moment dipolaire. Dans le cas du phosgène: