La liaison chimique à l`état solide : nature et évolution dans la

LG 01
La liaison chimique à l’état solide : nature et évolution dans la
classification périodique (on se limitera aux corps simples et aux corps
composés de deux éléments).
Niveau : L3
Prérequis :
-Notion de théorie des bandes
-Electronégativité
-Force de Van der Waals
Biblio : HP matériaux, Indispensable (liaison chimique, état solide), Bottin Mallet 2,
Bernard Bunot, Handbook, Angenault, Alcock, Trinquier, OCP 51, Pascal XX et VIII
Plan :
I. Les corps simples
1. Le solide métallique
2. Le solide covalent
3. Le solide moléculaire
II.Composés binaires
1. Différence d’électronégativité forte : composé ionique
2. Différence d’électronégativité faible
a.Electronégativités faibles
b. Electronégativités fortes
3. Bilan : les oxydes

Introduction :
Exemples de 4 composés tous différents. Propriétés différentes, essayons de comprendre !!
NaCl (ionique), Quartz (covalent), Plomb (métallique), Graphite (moléculaire) : conductivité,
température de fusion, …
TfConductivité
électrique
Comportement mécanique
Aluminium 660 3,8.107Malléable, blanc argenté
Silicium 1410 1,2.103Rigide, bleu gris
I2113 7,8.10-8Friable, violet
NaCl 801 10-15 Fragile, incolore
(HP p.24)
Tout est dans la liaison = mise en commune d’électrons (équitable ou non)
Outil = électronégativité. Force de la liaison peut être estimer par à partir de l’énergie à fournir pour
vaporiser ce solide (destruction totale des liaisons). (ILC p. 15)
I.Les corps simples
On se place sur la 3e période la CP
1. Le solide métallique
IES p.24 ; ILC p.73 ; BM p.383-390 ; Données: OCP p.41 ; BB p. 157 ; Handbook
* Métal (IES p.24)
Plus ou moins ductile (direction privilégiée), malléable (pas de direction)
Éclat métallique, Bon conducteur thermique et électrique
Pourquoi bon conducteur électrique ? liaison !
* Modèle de la liaison (IES p.24)
Electronégativité faible -> départ d’électron de valence.
Nuage d’électrons libres délocalisé sur l’ensemble du réseau des cations métalliques
-> gaz d’électrons libres
Liaison métallique = force électrostatique (électrons/cations)
* Orientation de la liaison
Répartition isotropique autour du réseau de cations. Non orientée
* Cohésion du solide
Force de la liaison métallique. ∆subH = 100 kJ/mol. Liaison forte
#T : ∆subH (Al) = 330 kJ/mol.
* Propriétés;
- Solide -> Liquide : il faut briser des liaisons, température de fusion élevée.
#T : Tf(Al) = 659°C (Handbook (melting point inorganic compound B73)
- Conductivité (théorie des bandes) : diminue avec la température (vibration du réseau freine les

électrons) (BM p. 383-390)
#T : Sodium ; Magnésium
Diagramme des bandes, placement des électrons (ILC p.73) Conductivités (BB p. 157)
Transition : On se déplace dans la 3e ligne, on a vu Al, maintenant Si : conductivité diminue
fortement, plus de métallique. (HP p.24)
2. Le solide covalent
ILC p.8 ; HP p. 25 ; Données: BB p. 157 ; Handbook
* Modèle de la liaison (ILC p. 8)
covalent > métal : ne donne pas totalement les électrons de valence
Mise en commun d’électrons entre deux atomes pour satisfaire la règle de l’octet (et non plus départ
d’un électron). Partage d’électrons, liaison covalente.
* Orientation de la liaison
Liaison dirigées
* Cohésion du solide
∆subH = 100 kJ/mol. Liaison forte
#T : Silicium : ∆subH = 446 kJ/mol. HP p. 25
* Propriétés
- Solide -> Liquide : il faut briser des liaisons, température de fusion élevée.
#T : Silicium : Tf = 1410°C.
- Semi-conductivité (augmente avec la température) ; isolant (BM p.383-390)
#T : Carbone (isolant) et silicium (semi-conducteur) : gap et conductivité (BB p. 157)
Transition : On continue, on regarde le phosphore, soufre, chlore (Tf = -101°C !), liaison faible !!
#T : Al : 660°C ; Silicium : 1410°C. ; P : 44°C ; S : 112°C ; Cl : -101°C Handbook (melting point
inorganic compound B73)
3. Le solide moléculaire
HP p. 28 ; Données: BB p. 435 ; Trinquier p.9
* Modèle de la liaison HP p. 28
Molécules reliées entre elles par des liaisons faibles (VdW) : gaz noble, halogènes, O, N
#T : dioxygène plutôt que polyoxygène ! BB p. 435
Données énergie de liaison de O=O et O-O, pour N;
* Orientation de la liaison
Liaison non dirigées

* Cohésion du solide
∆subH = 10 kJ/mol. Liaison faible
#T : Ec(Ar) = -6,7 kJ/mol, Cl2 = -23 kJ/mol (Trinquier p.9)
* Propriétés
On a quand même positionnement des molécules selon un réseau cristallin.
#T : I2 orthorombique ( HP p. 29)
- Solide -> Liquide : température de fusion faible.
#T : Cl2 (-101°C)
- isolant : électrons restent sur leur molécules.
#T : conductivité de I2 (HP p. 24)
4. Bilan
On a vu évolution selon une période (métallique -> covalent -> moléculaire). Et selon colonne ?
Evolution selon la colonne C. On descend dans la colonne, électronégativité diminue, électrons
externes moins bien retenus, caractère métallique augmente.
#T : dans la colonne de C, on tend vers le caractère métallique (bandes) (BB p.157 et 88)
Electronégativité, conductivité électrique (GAP, )
#T : Tableau périodique (métaux, covalents, moléculaires) (HP p.34)
II. Composés binaires
On a vu l’importance de la position dans la CP sur la liaison chimique. Pour un composé binaire, pareil
mais en plus il faut tenir compte de la position relative des deux composés.
1. Différence d’électronégativité forte : composé ionique
IES p.45 ; ILC p.71 ; HP p.24-34 ; Données: Trinquier p.111
A >> B, càd éloignés dans la CP : bloc s et bloc p par exemple.
* Modèle de la liaison IES p.45
A : anions, B : cations. Réseau de cations et d’anions. Interaction coulombienne.
* Orientation de la liaison
Liaison non dirigées
* Cohésion du solide
On regarde énergie réticulaire car c’est ce qu’on a expérimentalement.
Er = 100 kJ/mol. Liaison forte
#T : Er(NaCl) = -786 kJ/mol Trinquier p.111
* Propriétés