Forces intermoléculaires

Forcesintermoléculaires
Momentdipolairepermanentdeliaison
Poursimplifierladescriptiondumomentdipolairepermanentdeliaison,nousconsidéronsune
moléculeàuneseuleliaison:ladiatomiquehétéronucléaire(dissymétriqueA‐BavecA≠B;par
exemple:HCl)possèdeunedifférenced’électronégativitéentrelesdeuxatomescequicréerune
polarisationdelaliaisonAB.Elleestpolaire.Dupointdevueélectroniqueelleestassimilableàun
dipôle,forméparl’ensembledeuxcharges+et–,àunedistanceddel’unedel’autre:
Undipôleestcaractériséparsonmoment
dipolaire
.Cemomentdipolaire estune
grandeurvectoriellequipossèdeunedirection
(dumoinsversleplus)etunmodule:
d*δ liaison
liaisonenC.m;enCoulomb(C);
denmètre(m)
µs'exprimegénéralementenunitéDebye(1D
=3,3356.10‐30C.m)
Lecaractèreioniquedelaliaisonestcalculéàpartird’unmodèlepurementionique,dansnotre
exemple,Cl‐….H+.Danscettehypothèse,l’électronaététotalementtransférésurlechloredonc
=e.Lemomentdipolaireestalors100%ionic=e*detlecaractèreioniqueestlerapport:
%
∗ 
Momentdipolairepermanentd’unemolécule
Lemomentdipolaired’unemoléculeestlasommevectorielledesmomentsdipolairespermanents
desliaisonscomposantcettemolécule.
é
Unemoléculeestditepolairequandellepossèdedemomentdipolairepermanentetsinonelleest
appeléeapolaire.ConnaissantsagéométrieparlaméthodeVSEPR,onpeutrapidementestimerla
présenced’unmomentdipolairepermanent.
ForcesdeVanderWaals
Touteslesmoléculespeuventacquériroccasionnellementunmomentdipolaireinduitnon
permanent.Celapeutseproduirechaquefoisqu’unédificecovalentsetrouveplacédansunchamp
électriquecréésimplementparl’approched’uneespècechargéeoud’undipôlepermanent.
d

Interactionsentredeuxdipôlespermanents–forcesdeKeesom
Ilexisteentredeuxmoléculespolairesdesforcesd’attractionélectrostatiques,lepôle(+)del’une
attirantlepôle(‐)del’autre.Forcesd’autantplusfortesque
lesmomentsdipolairessontélevés.
Interactionsentreundipôlepermanentetundipôleinduit–forcesdeDebye
Unemoléculepolairecréeautourd’elleunchampélectriqueetsiunemoléculevientdansson
voisinage,ellesubitl’influencedecechamp.
Interactionsentreundipôleinstantanéetundipôleinduit–forcesdeLondonoudedispersion
Lesmouvementsélectroniquespeuventponctuellementséparerlesbarycentres(+)et(‐)d’une
moléculenonpolaire(apolaire).Danscesconditions,lemomentinstantanédel’unedesmolécules
crééunmomentinduitsurl’autreetréciproquement.Ils’établitainsiunesortedecouplage,entre
lesmouvementsdeleursélectronsrespectifs,quidiminuel’énergiedusystèmeformé.
Liaisonhydrogène
Pourquecetteliaisons'établisse,ilfautêtreenprésenced'undonneurdeliaisonhydrogèneetd'un
accepteur:ledonneurestcomposéd'uncomposéàHacide,c'est‐à‐direunhétéroatome(azote,
oxygène,fluor)porteurd'unatomehydrogène(commedanslesamines,alcools,thiols);l'accepteur
estcomposéd'unhétéroatome(uniquementazote,oxygèneoufluor)porteurdedoubletslibres.
Energiesdesforcesintermoléculaires
ForcetypeEnergie(kJ/mol exemple
ioniquecation‐anion400‐4000NaCl
CovalentPartaged’électrons150‐1100H‐H
MétalliqueElectronsdélocalisés75‐1000Fe(s)
Ion‐dipôleCharge‐dipôle40‐600Na+…OH2
Dipôle‐dipôleKeesom5‐25HCl…HCl
Ion‐dipôleinduitCharge‐dipôleinduite3‐15Fe2+…O2
Dipôle‐dipôleinduitDebye2‐10HCl…Cl2
Dipôleinstantané‐dipôle
induit(dispersion)
London0.05‐40F2…F2
Lesforcesintramoléculairesattirentlesatomesdansunemoléculeetsontresponsablesdela
stabilitédesmolécules(Fintermoléculaire<Fintramoléculaire).Lesforcesintermoléculairessontresponsables
despropriétésdelamatièredanssamasse:pointsdefusion,d'ébullition.
Températured’ébullition
Pourpasserdel’étatliquideàl’étatgazeux,ilfautcasserlesinteractionsintermoléculaires.Plusces
interactionssontfortesetnombreuses,pluslatempératured’ébullitionestélevée.
Solubilisationetmiscibilité
Pluslesmoléculesd’unsolutépeuventdonnerd’interactionsaveccellesd’unsolvantetplusgrande
seralasolubilitédanscesolvant‐ilenestdemêmepourlamiscibilitéentredeuxliquides.
‐ +‐ +
perm
perm
‐ +‐ +
perminduit
‐ +‐ +
instantanéinduit