En chimie, une géométrie moléculaire plane carrée ou plan-carré est la géométrie des molécules où un atome central, noté A, est lié à quatre atomes, groupes d'atomes ou ligands, notés X, aux sommets d'un carré plan. Elle se rencontre en particulier pour les atomes centraux liés à quatre substituants mais possédant aussi deux doublets non-liants, notés E, qui viennent se placer de part et d'autre du plan. Cette configuration est notée AX4E2 selon la théorie VSEPR.
Dans le cas idéal, où entre autres les quatre substituants sont identiques, l'angle de liaison XAX fait 90°, mais il peut prendre des valeurs légèrement différentes dans la réalité.
Exemples
De nombreux composés adoptent cette géométrie ; c'est par exemple le cas de tétrafluorure de xénon (XeF4), un des rares composés de gaz noble, mais on trouve surtout de nombreux exemples parmi les complexes de métaux de transition.
Cette géométrie est d'ailleurs prévalente pour les complexes de métaux de transition ayant une configuration de type d8, ce qui inclut Rh(I), Ir(I), Pd(II), Pt(II), et Au(III). Parmi les exemples notables, on trouve les médicaments anticancéreux cisplatine [PtCl2(NH3)2] et carboplatine. De nombreux catalyseurs homogènes prennent cette géométrie dans leur état de repos, tel que le catalyseur de Wilkinson et le catalyseur de Crabtree. On peut également citer le complexe de Vaska et le sel de Zeise. Certain ligands (tels que les porphyrines) stabilisent cette géométrie.
XeF2, avec une géométrie moléculaire linéaire, peut accepter deux atomes de fluor supplémentaires pour devenir...XeF4, avec une géométrie moléculaire plane carrée, qui peut à nouveau accepter deux atomes de fluor supplémentaire pour devenir ...XeF6, avec une géométrie moléculaire octaédrique.
Géométrie moléculaire linéaire
Certains complexes à deux ligands (ML2) adoptant une géométrie moléculaire linéaire peuvent se voire adjoindre deux ligands supplémentaires et prendre une géométrie plane carrée. On peut citer par exemple, XeF2 qui avec l'ajout de deux atomes de fluor supplémentaires forme XeF4.
Géométrie moléculaire tétraédrique
En principe, une géométrie plane carrée peut être obtenue en aplatissant une géométrie moléculaire tétraédrique. Ainsi, l'interconversion entre géométries tétraédrique et plane carrée offre une voie intramoléculaire pour l'isomérisation de composés tétraédriques. Cette voie ne fonctionne pas facilement pour les hydrocarbures mais les complexes tétraédriques de nickel(II), par exemple NiBr2(PPh3)2, peuvent subir cette transformation de manière réversible.
Géométrie moléculaire octaédrique
On peut également obtenir des composés à structure plane carrée en retirant deux ligands suivant l'axe z d'un composé octaédrique, laissant quatre ligands dans le plan x-y. Pour les complexes de métaux de transition, la séparation dans le digramme d'orbitales du fait du champ cristallin pour la géométrie plane carrée peut être obtenue en dérivant le diagramme correspondant à la géométrie octaédrique. Le retrait de deux ligands stabilise le niveau dz2. laissant le niveau dx2-y2 très déstabilisé. En conséquence, dx2-y2 reste inoccupé dans les complexes de métaux de transition avec une configuration de type d8. Ces composés ont typiquement 16 électrons de valence (huit venant des ligands, huit du métal)[1].
