Liaison

Chapitre 3
1. Les forces de liaison
1.1
Généralités
1.2
Structure de l’atome
1.3
Forces entre les atomes et les
molécules dans l’édifice
moléculaire
1.3.1 Forces répulsives
1.3.2 Forces attractives de forte énergie
1.3.3 Forces attractives de faible
énergie
2. L’eau; Structure et propriétés
2.1
Structure dipolaire.
Prop.solubilisante
2.2
L’eau liée
1
1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Physico-Chimie
1ére Partie
Chapitre 3
1. Les forces de liaisons
2. Structure de l’eau.
Propriétés particulières
2
1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Chapitre 3
1. Les forces de liaison
2. Structure de l’eau
Propriétés particulières
1. Les forces de liaison
1.1
Généralités
En dehors des gaz parfaits
l’agitation moléculaire est modifiée
par les forces de liaison
intermoléculaire
L’importance relative des
2 phénomènes conditionne l’état de
la matière
3
1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
1.3
Forces entre les atomes et
les molécules dans l’édifice
moléculaire
Matière :
agrégats d’atomes retenus à
courtes distances les uns des autres par
des forces électriques
» Répulsives
= équilibre
» Attractives
Sur un plan énergétique
Si les électrons ou les noyaux ont une
énergie inférieure dans la molécule à
celle des atomes neutres séparés, alors
la molécule est stable
Arrangement
énergie la plus
basse
la plus grande
énergie de
cohésion
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
1.3.1 Forces répulsives
Empêchent la condensation de la
matière
2 types
• Forces répulsives dues aux noyaux
chargés positivement
• Forces répulsives dues à
l’impossibilité d’interpénétration
profonde des nuages électriques en
vertu du Principe de Pauli
1
F = K 13
r
5
1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
1.3.2
Forces attractives de forte énergie
Échange ou mise en commun d’électrons
pour saturer la dernière couche
électronique
Liaison ionique
Liaison atomique { covalence - Coordinence
Liaison métallique
Liaison ionique
Electrovalence
Force électrostatique entre ions
Perte ou gain d’électron pour
saturer la dernière couche en
s’unissant
+
Na → Na + e
Cl
+
−
e →
−
−
Cl
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Electrovalence
nombre de charges 0 > ou 0 < qu’il y
a en excédent
ClCa++ S042 Force
qq’ = charge; r = distance
1 qq'
F=
4πε r 2
ε = constance diélectrique
du milieu
Liaison électrostatique
F=
= K 12
r
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Caractéristiques
a- Grande portée (les 2 couronnes erestent extérieures l'une à l'autre)
b- les forces électrostatiques ont une
symétrie sphérique (liaison non dirigée)
c- Pas de caractère de saturation (le nb
d'ions qu'elle unit n'est pas limité)
forme des cristaux (pas des
molécules)
dépend du milieu ε
ε = 1 dans l’air
si ε = 80 dans l’eau
Les cristaux se dissolvent dans un
solvant en se dissociant en ions.
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Liaison atomique
Covalence
Coordinence
Mise en commun d’un certain nombre
d’électrons
Mise en commun de 2 e- Création d’un doublet électronique
Covalence
Chacun des 2 atomes participant à la
liaison apporte un e- au doublet
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Liaison
monovalente
Cl + Cl ⇒ Cl − Cl
Liaison bivalente
0+0→0 =0
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Coordinence
Les deux e- du doublet proviennent du
même atome (donneur)
2e −
accepteur
Caractères de la liaison atomique
a- Courte distance (interpénétration
des nuages e-)
b- Saturée (ne peut plus contracter
d'autres liaisons)
c- Liaison orientée (direction
déterminée par la forme des orbitales e-)
d- Forte
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Liaison métallique
Métaux : solides cristallins formés
d’ions positifs (répulsion).
Mais Cohésion assurée par des
électrons fournis par les atomes et
mis en commun
Ressemble à la liaison covalente
Mise en commun d’électrons comme
dans la L.C.
les électrons sont très peu liés aux
ions qui les ont libérés. Mise en
mouvement sous l’effet d’un champ
électrique.
Les électrons libres sont très mobiles
conductibilité
thermique
Electrique
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
1.3.3 Forces attractives de faible
énergie
Forces électrostatiques s’exerçant entre
dipôles
Moment dipolaire
Dipôle
→
m
M
-q
l
origine M
=
+ q’
orienté - +
module q l
Toute molécule peut-être
assimilée à un dipôle électrique
Dipôle permanent
Dipôle induit
Dipôle instantané
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Dipôle permanent
Résulte de la dissymétrie de la
distribution spatiale des charges
• Exemple : eau
H
H
-q
+q
→
m
0
H
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Molécules CO, H2O, NH3, ClH
certains groupes atomiques
R-NH2 (groupe amine)
R-COOH (groupe acide)
R-COH3 (groupe alcool)
Dipôle induit
Une molécule non dipolaire (ex: H2)
dans un champ électrique (dipôle)
déséquilibre de la distribution des
charges dipôle induit
Dipôle instantané
À un instant donné entre molécules non
dipolaires, il existe toujours un
déséquilibre des charges (rotation e-)
les é. sont perpétuellement en mvt. sur
les orbitales dipôle instantané
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Forces de Van der Waals
La nature est électrostatique même si
les molécules sont neutres
électriquement (le centre de gravité ne
coïncide pas).
• Interaction électrostatique entre
dipôles (ordonnancement
spontané)
• Très faible portée
F=
=K 17
r
• Très sensible à la T° →
Orientation des dipôles
quelconque
Etat
solide
liquide
gaz
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.
Force entre charge et dipôle
•Dipôle permanent
•Dipôle induit
1
F=
=K 4
r
Liaison hydrogène
Les groupements contenant un atome
d’hydrogène
Se comportent comme des dipôles
permanents de moment très élevé
Liaison forte avec atomes très
électronégatifs O, N, F
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1ère Partie : chapitre3 : Les forces de liaison. Structure de l'eau.