Comprendre les liaisons chimiques à travers leur topologie

Trouvée par hasard en cherchant des choses sur la topologie de l’Univers, c’est une vidéo sur une manière de comprendre et prédire les liaisons chimiques, en les caractérisant par une fonction donnant la probabilité de présence des électrons dans l’espace. Ceci donne une forme, une topologie, aux liaisons chimique. Cette topologie semble être ce qui explique le mieux les liaisons chimiques.

Comme cette approche repose sur des fonctions mathématiques, elle peut être l’objet de théorèmes, et, j’imagine, de démonstrations, même ça devrait être très compliqué de faire des preuves des propriétés d’objets mathématiques aussi complexe. C’est au moins un élément montrant qu’une axiomatisation des sciences des choses du monde, est en partie possible. La prédiction est au moins possible, et en pratique.

La fonction utilisé est désignée d’au moins trois façons, soit « fonction de localisation électronique », « fonction de localisation des électrons » ou le sigle « ELF » (qui est dérive de l’Anglais).

Pour visualiser la topologie, il faut fixer un seuil à la probabilité de localisation de l’électron, et ce seuil défini la frontière de la forme. Je le précise, parce que le seuil étant variable, il n’existe pas qu’une forme unique pour une liaison, mais la topologie, est probablement invariable (on peut en effet changer la forme d’un objet, sans nécessairement changer sa topologie, qui est une notion plus abstraite que la forme), et j’imagine que c’est d’ailleurs pour cette raison qu’il parle de topologies et pas de formes.

Ces formes, leurs topologies, expliquent pèle‑mêle, ces choses :

• la force/faiblesse des liaisons;
• les liaisons qui ne s’expliquent pas ou difficilement par le modèle intuitif classique;
• la conductivité électrique dans un matériaux (ou même dans une molécule, why not);
• ce qu’il se produit quand une molécule est étirée jusqu’à la rupture;
• la dynamique d’une molécule qui se forme;
• la dynamique d’un échange de proton entre deux molécules;
• voir qu’une molécule apparemment monolithique est en fait constituée de deux molécules …
• … ou l’inverse, que deux molécules apparemment distinctes même si liées, forment plutôt une seule molécule.

Cette topologie permet de visualiser et expliquer la nature et le comportement des liaisons ioniques, pas seulement des liaisons électroniques de valence.

Dans la vidéo ci‑dessous, les formes correspondantes aux électrons de liaisons sont en vert, ce qu’il appel machin‑chose aromatique (j’ai pas compris), est en bleu, et pour les autres couleurs, je ne sais pas.

Le titre de la vidéo est un jeux de mot sur le sigle ELF (Electron Localisation Function).

Si quelqu’un(e) souhaite une retranscription plus ou moins complète des explications données verbalement dans le document, il n’y a qu’à demander.

Regards d’ELFe : vision topologique de la liaison chimique

Au cas où, il existe la même en Anglais.

ELFin view: a topological approach of the chemical bond