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RÉSUMÉ
Les descripteurs de réactivité chimique, avant même que la réaction se produise, donnent des informations chimiques pertinentes à propos de la sélectivité des partenaires de réaction et sur la capacité des systèmes moléculaires à réagir avec d'autres espèces chimiques. Sont donnés des éléments théoriques permettant la caractérisation des réactions chimiques. Des informations thermodynamique, cinétique et portant sur le mécanisme des réactions chimiques à partir des profils de réaction, deviennent accessibles. Le flux électronique de réaction permet alors de caractériser, avec beaucoup de détails, l'activité électronique qui a lieu durant les processus chimiques. Toutes ces nouvelles méthodologies d'analyse développées ouvrent vers de nouvelles perspectives de compréhension de la chimie.
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Alejandro TORO-LABBÉ : Professeur à Facultad de Química, Pontificia Universitad Católica de Chile (PUC) - Laboratorio de Química Teórica Computacional (QTC)
INTRODUCTION
Dans cet article, on parcourt les descripteurs de réactivité chimique qui, avant même que la réaction se produise, donnent des informations chimiques pertinentes à propos de la sélectivité des partenaires de réaction et sur la capacité des systèmes moléculaires à réagir avec d'autres espèces chimiques.
D'autre part, on donne des éléments théoriques permettant la caractérisation des réactions chimiques. On montre comment on peut obtenir des informations thermodynamique, cinétique et sur le mécanisme des réactions chimiques à partir des profils de réaction. En particulier, on propose la force de réaction comme base d'analyse des réactions chimiques afin de mieux comprendre les mécanismes de réaction et de caractériser les états de transition qui apparaissent en cinétique chimique. Dans ce contexte, on introduit le flux électronique de réaction que permet de caractériser, avec beaucoup de détails, l'activité électronique qui a lieu durant les processus chimiques. La théorie est illustrée par quelques exemples.
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Théorie de la réactivité chimique en DFT
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1. Préambule
Il y a trois aspects qui sont fondamentaux pour donner une description complète d'une réaction chimique, ce sont la thermodynamique, la cinétique et son mécanisme. L'aspect thermodynamique s'occupe de l'énergie acquise ou délivrée par le système en allant des réactifs aux produits. La cinétique d'une réaction chimique met en jeu le temps que prend le système pour achever la réaction, tandis que le mécanisme considère la capacité intrinsèque des réactifs pour favoriser les interactions spécifiques qui gouvernent le processus. Le concept de réactivité intrinsèque émerge donc comme la capacité du système isolé, des atomes, molécules et agrégats moléculaires à réagir avec des partenaires chimiques pour donner naissance à des produits chimiques nouveaux . Comprendre une réaction chimique demande ainsi une approche fondamentale prenant en compte à la fois ces trois aspects.
À l'échelle microscopique, une réaction chimique dépend de l'arrangement spatial des atomes et des molécules mis en jeu et des interactions entre leur densité électronique. Dans ce contexte, une réaction chimique peut être analysée du point de vue des changements structurels et électroniques qui ont lieu pendant le processus, ces changements sont localisés sur des molécules ou fragments spécifiques et sont induits par la présence des partenaires de réaction. Dans une échelle plus générale, les changements structuraux et électroniques peuvent être expliqués à partir des événements chimiques qui ont lieu pendant la réaction. Les événements chimiques les plus importants sont l'affaiblissement et/ou la rupture des liaisons chimiques et leur raffermissement et/ou leur formation.
Dans cet article nous allons revoir les descripteurs de réactivité qui permettront de connaître la réactivité intrinsèque de molécules, avant même que la réaction se produise. Puisque la base des définitions formelles des concepts de réactivité en chimie se trouve dans la théorie de la fonctionnelle de la densité électronique (DFT Density Functional Theory ),...
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Préambule
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - PARR (R.G.), YANG (W.) - Density functional theory of atoms and molecules. - Oxford University Press, Oxford (1989).
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