En géométrie moléculaire, la longueur de liaison est la distance moyenne entre les noyaux de deux atomes liés par une liaison chimique. Cette longueur est directement liée à l'ordre de liaison : toutes choses égales par ailleurs, plus le nombre d'électrons participant à la formation d'une liaison est grand, plus celle-ci sera courte. Ainsi, la liaison C=O des cétones est-elle plus courte que la liaison C-O des alcools.

La longueur d'une liaison chimique est inversement proportionnelle à l'énergie de liaison : tous autres paramètres égaux, plus une liaison est forte (c'est-à-dire plus l'énergie pour la rompre est grande), plus elle est courte. Dans le cas d'une liaison entre deux atomes identiques, cette longueur est le double du rayon de covalence de l'atome en question. C'est d'ailleurs ainsi que le rayon de covalence est défini.

En toute rigueur, la longueur de liaison entre deux atomes donnés dépend de la molécule où ceux-ci se trouvent : par exemple la longueur de liaison carbone-hydrogène dans le méthane est légèrement différente de celle dans le chlorométhane.

Les longueurs de liaisons sont mesurées dans les solides par diffractométrie de rayons X et, en phase gaz, on peut en avoir un ordre de grandeur par spectroscopie micro-onde.

Longueur de liaison entre le carbone et un autre élément

Le tableau suivant donne des mesures expérimentales de liaisons simples entre un atome de carbone et les autres éléments. Ces longueurs, en première approximation, sont la somme des rayons de covalence de chacun des atomes ; elles suivent donc la tendance générale des rayons atomiques, à savoir une diminution sur la période (de gauche à droite) et augmentation sur le groupe (de haut en bas).

+ Longueur de liaison carbone-hétéroatome Élément lié Longueur de liaison (pm) ColonneH106 - 112colonne Be193colonne Mg207colonne B156colonne Al224colonne In216colonne C120 - 154colonne Si186colonne Sn214 colonne Pb229colonne N147 - 210colonne P187colonne As198colonne Sb220colonne Bi230colonne O143 - 215colonne S181 - 255colonne Cr192colonne Se198 - 271colonne Te205colonne Mo208colonne W206colonne F134colonne Cl176colonne Br193colonne I213colonne

Longueur de liaison dans les composés organiques

thumb|200px|Cyclobutabenzène avec une liaison C-C de (en rouge).

La longueur de liaison entre deux atomes dépend de divers facteurs tels que l'hybridation d'orbitales et de la nature électronique et stérique des substituants.

Des liaisons inhabituellement longues existent, par exemple dans le tricyclobutabenzène, il a été mesuré une longueur de . L'actuel détenteur du record est un autre cyclobutabenzène avec une longueur de d'après des mesures par cristallographie aux rayons X . Dans ce type de composés, les cycles de cyclobutane forcent les atomes de carbone du cycle benzénique à avoir des angles à 90° au lieu des 120° qu'ils ont habituellement.

L'existence de liaisons C-C très longues, jusqu'à , a été affirmée dans le cas d'un dimère de deux dianions de tétracyanoéthylène, mais cela concerne plus une liaison de type quatre centres et deux électrons qu'une liaison simple covalente . Ce type de liaisons a aussi été observé dans des dimères de phénalène. Elles sont qualifiées de « liaisons pancake » et peuvent atteindre .

Des liaisons plus courtes que la distance moyenne entre deux atomes de carbone sont également possible, les alcènes et les alcynes possédant des liaisons respectivement de longueur 133 et due à l'accroissement du caractère s de la liaison σ. De pareils cas de liaisons C-C à caractère s sont aussi dans le cas de la liaison centrale du diacétylène () et dans certains dimères de tétraédrane (). Dans le benzène, toutes les liaisons C-C ont la même longueur, .

Dans le propionitrile, le groupe nitrile attire à lui des électrons résultant en une liaison de longueur réduite (). Compresser une liaison C-C est aussi possible en lui appliquant une contrainte stérique. Un composé organique inhabituel, le possède une liaison C-C courte () issue de la compression de deux groupes méthyle entre un groupe triptycène et un groupe phényle. Dans une expérience in silico, il a été estimé une longueur de liaison de pour un néopentane enfermé dans un fullerène . La plus petite liaison C-C théorique dans une étude est de pour un dérivé hypothétique du tétraédrane . Cette même étude estime qu'étendre ou compresser une liaison C-C dans l'éthane de requiert respectivement 2,8 et 3,5 kJ/mol, et pour , 21,9 et 37,7 kJ/mol.

+Longueurs de liaison dans des composés organiques C–H Longueur(pm) C–C Longueur (pm) Liaison multiple Longueur (pm) sp3–H 110 sp3–sp3 154 Benzène 140 sp2–H 109 sp3–sp2 150 Alcène 134 sp–H 108 sp2–sp2 147 Alcyne 120 sp3–sp 146 Allène 130 sp2–sp 143 sp–sp 137

Notes et références

Catégorie:Liaison chimique Catégorie:Géométrie moléculaire