Chimie inorganique
Partie 1 Fondements1
1 Structure atomique3
L'origine des éléments4
1.1 La nucléosynthèse des éléments légers5
1.2 La nucléosynthèse des éléments lourds6
1.3 La classification des éléments7
La structure des atomes hydrogénoïdes10
1.4 Quelques éléments de mécanique quantique10
1.5 Orbitales atomiques11
Les atomes polyélectroniques17
1.6 Pénétration et blindage17
1.7 Le principe de construction20
1.8 Paramètres atomiques23
Pour en savoir plus33
Exercices33
Problèmes34
2 Les structures des solides simples35
L'empilement des sphères36
2.1 Mailles élémentaires et description de la structure cristalline36
2.2 L'empilement compact des sphères36
2.3 Trous dans les structures compactes37
Les structures des métaux39
2.4 Polytypisme39
2.5 Structures non compactes39
2.6 Polymorphisme des métaux41
2.7 Rayons atomiques des métaux42
2.8 Alliages43
Solides ioniques44
2.9 Structures caractéristiques des solides ioniques45
2.10 La rationalisation des structures49
2.11 Énergétique de la liaison ionique52
2.12 Conséquences des enthalpies réticulaires58
Pour en savoir plus63
Exercices63
Problèmes64
3 Structure moléculaire et liaison65
Structures de Lewis: révision65
3.1 La règle de l'octet65
3.2 Structure et propriétés des liaisons70
3.3 Le modèle VSEPR74
Théorie de la liaison de valence77
3.4 La molécule d'hydrogène77
3.5 Molécules diatomiques homonucléaires78
3.6 Molécules polyatomiques78
Théorie des orbitales moléculaires81
3.7 Présentation de la théorie81
3.8 Molécules diatomiques homonucléaires84
3.9 Molécules diatomiques hétéronucléaires89
3.10 Propriétés des liaisons selon le formalisme des orbitales moléculaires92
Orbitales moléculaires des molécules polyatomiques94
3.11 La construction des orbitales moléculaires94
3.12 Les molécules polyatomiques en général97
3.13 Forme moléculaire en termes d'orbitales moléculaires102
Théorie des orbitales moléculaires des solides104
3.14 Bandes d'orbitales moléculaires105
3.15 Semi-conducteurs110
3.16 Supraconducteurs112
Pour en savoir plus113
Exercices113
Problèmes115
4 Symétrie moléculaire117
Introduction à l'analyse de la symétrie117
4.1 Opérations de symétrie et éléments de symétrie117
4.2 Groupes ponctuels des molécules120
Applications de la symétrie124
4.3 Molécules polaires124
4.4 Molécules chirales125
Les symétries des orbitales126
4.5 Tableaux de caractères et notations de symétrie126
4.6 Interprétation des tableaux de caractères128
4.7 Construction des orbitales moléculaires130
Les symétries des vibrations moléculaires132
4.8 Molécules vibrantes: les modes de vibration132
4.9 Considérations de symétrie134
Pour en savoir plus140
Exercices140
Problèmes141
5 Acides et bases143
Acidité de Bronsted143
5.1 Équilibres de transfert de protons dans l'eau144
5.2 Nivellement par le solvant148
Variations périodiques de l'acidité de Bronsted149
5.3 Variations périodiques de la force des acides aqua150
5.4 Oxoacides simples151
5.5 Oxydes anhydres154
5.6 Formation de composés polyoxo155
Acidité de Lewis159
5.7 Exemples d'acides et de bases de Lewis159
5.8 Acides des groupes du bore et du carbone161
5.9 Acides des groupes de l'azote et de l'oxygène162
5.10 Acidité des halogènes164
Systématique des acides et des bases de Lewis165
5.11 Types de réaction fondamentaux165
5.12 Acides et bases durs et mous167
5.13 Paramètres thermodynamiques de l'acidité169
5.14 Solvants acides et basiques170
Réactions acide-base hétérogènes173
Pour en savoir plus174
Exercices174
Problèmes175
6 Oxydation et réduction177
Extraction des éléments177
6.1 Éléments extraits par réduction178
6.2 Éléments extraits par oxydation183
Potentiels de réduction184
6.3 Demi-réactions rédox185
6.4 Facteurs cinétiques189
Stabilité rédox dans l'eau193
6.5 Réactions avec l'eau193
6.6 Dismutation195
6.7 Oxydation par l'oxygène atmosphérique196
Présentation schématique des potentiels197
6.8 Diagrammes de Latimer197
6.9 Diagrammes de Frost200
6.10 Influence du pH204
Influence de la formation des complexes sur les potentiels207
Pour en savoir plus208
Exercices209
Problèmes210
7 Complexes des métaux d211
Structures et symétries212
7.1 Constitution212
7.2 Ligands représentatifs et nomenclature220
7.3 Isomérie et chiralité223
Liaison et structure électronique227
7.4 Théorie du champ cristallin227
7.5 Structures électroniques des complexes tétracoordinés233
7.6 Théorie du champ des ligands236
Réactions des complexes240
7.7 Équilibres de coordination241
7.8 Vitesses et mécanismes de la substitution des ligands245
Pour en savoir plus247
Exercices248
Problèmes249
Partie 2 Chimie systématique des éléments251
8 L'hydrogène253
L'élément253
8.1 Propriétés nucléaires254
8.2 Atomes et ions hydrogène255
8.3 Propriétés et réactions du dihydrogène256
La classification des composés de l'hydrogène259
8.4 Composés moléculaires260
8.5 Hydrures salins263
8.6 Hydrures métalliques264
Synthèse et réactions des composés de l'hydrogène265
8.7 Stabilité et synthèse266
8.8 Schémas réactionnels des composés de l'hydrogène268
Les hydrures déficitaires en électrons du groupe du bore270
8.9 Le diborane270
8.10 L'ion tétrahydroborate273
8.11 Les hydrures d'aluminium et de gallium274
Hydrures équilibrés en électrons du groupe du carbone275
8.12 Silanes275
8.13 Germane, stannane et plombane277
Composés riches en électrons des Groupes 15/V à 17/VII277
8.14 Ammoniac278
8.15 Phosphine, arsine et stibine278
8.16 Eau279
8.17 Sulfure, séléniure et tellurure d'hydrogène280
8.18 Halogénures d'hydrogène280
Pour en savoir plus280
Exercices281
Problèmes281
9 Les métaux283
Propriétés générales des métaux283
Les métaux du bloc s286
9.1 État naturel et isolement286
9.2 Réactions rédox286
9.3 Composés binaires287
9.4 Formation des complexes288
9.5 Oxydes, électrures et alcalures riches en métal289
Les métaux du bloc d291
9.6 État naturel et extraction291
9.7 Degrés d'oxydation élevés292
9.8 Degrés d'oxydation intermédiaires300
9.9 Composés des métaux d à liaison métal-métal302
9.10 Caractère noble308
9.11 Sulfures métalliques et sulfures complexes309
Les éléments du Groupe 12312
9.12 État naturel et extraction312
9.13 Réactions rédox313
9.14 Chimie de coordination314
Les métaux du bloc p314
9.15 État naturel et extraction315
9.16 Groupe 13/III316
9.17 Étain et plomb318
9.18 Bismuth319
Les métaux du bloc f320
9.19 État naturel et extraction320
9.20 Lanthanides321
9.21 Actinides324
Pour en savoir plus327
Exercices327
Problèmes328
10 Les groupes du bore et du carbone331
Les éléments331
Le groupe du bore (Groupe 13/III)333
10.1 État naturel et obtention333
10.2 Composés du bore et des éléments électronégatifs333
10.3 Clusters du bore339
10.4 Synthèse des boranes et des borohydrures345
10.5 Métallaboranes348
10.6 Carboranes349
Le groupe du carbone (Groupe 14/IV)351
10.7 État naturel et obtention351
10.8 Diamant et graphite352
10.9 Composés du carbone avec les éléments électronégatifs356
10.10 Carbures361
10.11 Silicium et germanium364
10.12 Composés du silicium avec les éléments électronégatifs364
10.13 Composés oxygène-silicium étendus365
10.14 Aluminosilicates366
10.15 Siliciures369
Pour en savoir plus370
Exercices370
Problèmes371
11 Les groupes de l'azote et de l'oxygène373
Les éléments373
Le groupe de l'azote375
11.1 État naturel et obtention des corps simples375
11.2 Activation de l'azote377
11.3 Halogénures378
11.4 Oxydes et chimie rédox aqueuse380
11.5 Composés de l'azote avec le phosphore389
Le groupe de l'oxygène390
11.6 État naturel et obtention des corps simples390
11.7 Halogénures392
11.8 L'oxygène et les oxydes du bloc p394
11.9 Oxydes métalliques398
11.10 Sulfures, séléniures et tellurures métalliques399
11.11 Composés cycliques et clusters du bloc p400
Pour en savoir plus402
Exercices403
Problèmes403
12 Les halogènes et les gaz nobles405
Les éléments405
Les halogènes (Groupe 17/VII)407
12.1 État naturel et obtention407
12.2 Évolution des propriétés408
12.3 Pseudohalogènes412
12.4 Interhalogènes412
12.5 Complexes halogénés et polyhalogénures415
12.6 Composés oxygénés des halogènes417
12.7 Fluorocarbures427
Les gaz nobles (Groupe 18/VIII)428
12.8 État naturel et obtention429
12.9 Composés429
Pour en savoir plus433
Exercices433
Problèmes434
Partie 3 Sujets d'avant-garde435
13 Les spectres électroniques des complexes437
Les spectres électroniques des atomes438
13.1 Termes spectroscopiques438
13.2 Termes d'une configuration d2440
Les spectres électroniques des complexes443
13.3 Transitions du champ des ligands444
13.4 Bandes de transfert de charge447
13.5 Règles de sélection et intensités450
13.6 Luminescence453
13.7 Spectres des complexes du bloc f454
13.8 Dichroïsme circulaire455
13.9 Résonance paramagnétique électronique457
Liaison et spectres des composés à liaison M-M459
13.10 Le fragment ML5459
13.11 Complexes binucléaires460
Pour en savoir plus462
Exercices463
Problèmes464
14 Mécanismes de réaction des complexes des métaux de transition467
Réactions de substitution des ligands467
14.1 Types de réactivité468
14.2 Classification des mécanismes469
Substitution des complexes carrés plans471
14.3 Nucléophilie du groupe entrant472
14.4 Forme du complexe activé473
14.5 Chemin réactionnel k1476
Substitution des complexes octaédriques476
14.6 Lois de vitesse et interprétation476
14.7 Activation des complexes octaédriques478
14.8 Stéréochimie481
14.9 Hydrolyse basique483
14.10 Réactions d'isomérisation483
14.11 Implication du ligand: migration d'alkyle et insertion de CO485
Réactions rédox485
14.12 Classification des réactions rédox486
14.13 Théorie des réactions rédox486
14.14 Addition oxydante491
Réactions photochimiques493
14.15 Réactions immédiates et réactions retardées493
14.16 Réactions d-d et de transfert de charge494
14.17 Transitions dans les systèmes à liaison métal-métal494
Pour en savoir plus495
Exercices495
Problèmes496
15 Composés organométalliques des groupes principaux499
Classification, nomenclature et structure500
15.1 Nomenclature500
15.2 Comparaison avec les composés hydrogénés501
15.3 Structure et liaison501
15.4 Stabilité502
15.5 Synthèse504
15.6 Schémas réactionnels506
Composés ioniques et déficitaires en électrons des Groupes 1, 2 et 12511
15.7 Métaux alcalins511
15.8 Métaux alcalino-terreux513
15.9 Groupe du zinc515
Composés déficitaires en électrons du groupe du bore516
15.10 Composés organoboriques517
15.11 Composés organoaluminiques518
15.12 Composés organométalliques du gallium, de l'indium et du thallium520
Composés équilibrés en électrons du groupe du carbone521
15.13 Composés organosiliciés521
15.14 Composés organométalliques du germanium, de l'étain et du plomb528
Composés riches en électrons du groupe de l'azote530
15.15 Composés organométalliques de l'arsenic, de l'antimoine et du bismuth530
15.16 Composés en chaîne et à liaisons multiples533
Pour en savoir plus534
Exercices534
Problèmes535
16 Composés organométalliques des blocs d et f537
Liaison539
16.1 Décompte des électrons de valence539
16.2 Degrés d'oxydation et charges formelles des ligands543
Carbonyles du bloc d544
16.3 Le ligand monoxyde de carbone544
16.4 Synthèse des carbonyles547
16.5 Structure547
16.6 Propriétés et réactions549
Autres composés organométalliques557
16.7 Ligand hydrogène et ligands hydrocarbures à chaîne ouverte558
16.8 Complexes polyène cyclique563
16.9 Réactivité des composés organométalliques du début du bloc d et du bloc f570
Liaison métal-métal et clusters métalliques572
16.10 Structure572
16.11 Synthèses574
16.12 Réactions577
Pour en savoir plus579
Exercices579
Problèmes581
17 Catalyse583
Principes généraux584
17.1 Description des catalyseurs584
17.2 Propriétés des catalyseurs586
Catalyse homogène588
17.3 Étapes catalytiques588
17.4 Exemples591
Catalyse hétérogène600
17.5 Nature des catalyseurs hétérogènes600
17.6 Étapes catalytiques604
17.7 Exemples606
Pour en savoir plus611
Exercices612
Problèmes613
18 Structures et propriétés des solides615
Quelques principes généraux615
18.1 Défauts616
18.2 Composés non stoechiométriques620
18.3 Diffusion des atomes et des ions621
Oxydes et fluorures typiques625
18.4 Monoxydes des métaux 3d625
18.5 Autres oxydes626
18.6 Verres634
Sulfures modèles et composés apparentés636
18.7 Composés MS2 et intercalation637
18.8 Phases de Chevrel641
Pour en savoir plus642
Exercices642
Problèmes643
19 Chimie bioinorganique645
Éléments des systèmes vivants646
19.1 Rôle biologique des ions métalliques646
19.2 Biochimie du calcium648
19.3 Transport et stockage de l'oxygène649
Enzymes utilisant la catalyse acide655
19.4 Anhydrase carbonique655
19.5 Carboxypeptidases657
Catalyse rédox658
19.6 Protéines fer-soufre et fer non-hème659
19.7 Cytochromes de la chaîne de transport des électrons661
19.8 Cytochrome P-450664
19.9 Coenzyme B12666
19.10 Fixation de l'azote668
19.11 Photosynthèse669
Les métaux en médecine671
Pour en savoir plus672
Exercices672
Problèmes673
Pour en savoir plus
1 Nomenclature677
2 Résonance magnétique683
3 Théorie des groupes687
Appendices
1 Propriétés électroniques des éléments691
2 Potentiels standard693
3 Tableaux de caractères715
4 Orbitales de symétrie adaptée723
5 Diagrammes de Tanabe-Sugano729
Réponses aux autotests et aux exercices733
Remerciements pour les droits de reproduction742
Index des formules743
Index des sujets749