DYNAMIQUE MOLÉCULAIRE

Dans les conditions habituelles de leur existence, de nombreux composés chimiques, et tout particulièrement les complexes de coordination et les dérivés organométalliques, sont le siège de fluctuations de structure, souvent rapides. On se limite ici aux phénomènes dynamiques qui entraînent ou impliquent, au moins transitoirement, une modification de la structure interne des molécules, par opposition à ceux qui consistent, par exemple, en une rotation ou une translation des molécules les unes par rapport aux autres dans leur milieu. Les complexes de coordination et les dérivés organométalliques ne se distinguent d'autres composés moléculaires, ceux de la chimie organique en particulier, que par la grande variété des processus dynamiques dont ils sont animés.

L'importance de ces phénomènes ne se situe pas seulement au niveau de la connaissance des molécules, de leur structure et des fluctuations de ces structures, mais également dans leur contribution à la compréhension de la réactivité chimique : lors de la rencontre de deux molécules, il se produit des modifications, un ajustement des structures, pour permettre l'approche des deux partenaires et réaliser les conditions géométriques et électroniques nécessaires pour atteindre l'état de transition, prélude à la transformation chimique. C'est enfin la dynamique des molécules qui, dans une large mesure, permet et contrôle de nombreux processus biologiques, entre autres les processus enzymatiques.

Une nouvelle composante de la connaissance des structures des molécules

La connaissance de la constitution et de la structure des molécules et donc la description que l'on sait en donner ne cessent de s'affiner. Dans un premier temps, on est parvenu à déterminer leur composition élémentaire, c'est-à-dire la nature et les proportions relatives des atomes des différents éléments constitutifs, tels que les révèlent les analyses qualitatives et quantitatives, ce qui permet d'en donner la formule brute. L'étape suivante a été l'établissement de l'ordre dans lequel ces atomes sont liés entre eux (c'est-à-dire exercent entre eux des interactions fortes) pour constituer le squelette de la molécule ; cela conduit à la formule développée. Dans un troisième stade, on a su localiser les atomes les uns par rapport aux autres dans l'espace, en termes d'angles et de distances interatomiques. Il en est résulté une image tridimensionnelle des structures moléculaires, que révèle par exemple leur examen par diffraction des rayons X. Enfin, depuis environ une décennie, une nouvelle dimension, le temps, est devenue accessible à ces investigations. Du même coup, l'image de l'édifice moléculaire s'est animée : nombre de molécules, qu'elles soient naturelles ou synthétiques, loin d'être rigides et figées, s'avèrent être perpétuellement dotées, dans les conditions normales de leur existence, de mouvements, de pulsations et de phénomènes d'échange et de restructuration extrêmement variés, du moins en phase liquide et parfois même dans l'état cristallin.

Ce caractère dynamique constitue désormais une composante importante de la connaissance des structures des molécules et une base essentielle à la compréhension de leurs propriétés physiques et spectrales, ainsi que de leur comportement réactionnel.