interactions intermoléculaires

activité'
1S''
THÈME':'OBSERVER/LOIS'ET'MODÈLES'
CHAP.'XII'COHÉSION'DES'SOLIDES'IONIQUES'ET'MOLÉCULAIRES'
INTERACTION'INTERMOLÉCULAIRE'
'
!"#$%&'()*+),-.'(&/0#(."')1,&#(/"2(0(.3$&)+),0),".)!&)#"$,"%4)
La#cohésion#des#solides#et#des#liquides#résulte#de#l’interaction#électrostatique#
entre#particules#chargée#(charge#partielles#ou#charge#entières#selon#le#cas)#
En#1785,#Charles#Coulomb#établit#la#loi#des#interactions#électrostatiques#
#
Deux#corps#ponctuels#A#et#B,#séparés#d’une#distance#d#et#portant#les#charges#
électrique#qA#et#qB,#exercent#l’un#sur#l’autre#des#forces!𝐹
!/!#et#𝐹 !/!##telles#que#
𝐹
!/!=−𝐹 !/!###
F#de#direction#:#droite#AB##
F#leur#sens#:##
# F#forces#attractives#si#les#charges#sont#de#signes#opposés##
# F#forces#répulsives#si#les#charges#sont#de#mêmes#signes.##
F#leurs#valeurs#sont#égales#
!𝐹
!/!=𝐹 !/!=𝑘.𝑞!.𝑞!
𝑑!!#
!
!
!
Charles!Coulomb!
Loi!de!Coulomb!
!
!
𝐹
!/!=𝐹 !/!=𝑘.𝑞!.𝑞!
𝑑!!
!
unités!S.I.!
𝑞!𝑒𝑡!𝑞!!𝑒𝑛!𝐶'
𝑑!𝑒𝑛!𝑚'
𝑘=9,0.10!𝑁.𝑚!.𝐶!!!
Représenter'les'F!/!!et!F!/!'''
#
#
A) COHÉSION DES SOLIDES IONIQUES :
Un solide ionique est constitué d’anions et de cations assimilés à des
sphères dures et disposées régulièrement dans l’espace. Un solide ionique
est électriquement neutre.
La formule d’un solide ionique est appelée formule statistique.
Elle indique la nature et la proportion des ions présents.
Exemple :
Na2SO4 est constitué de 2 ions sodium 𝑁𝑎! pour 1 ion sulfate 𝑆𝑂!
!!
Ce solide ionique se nomme : sulfate de sodium
NaCl est constitué ……….. sodium 𝑁𝑎! pour …….. chlorureCl!
L’interaction …………………. entre ions de même signe est supérieure
l’interaction……………………. entre ions de signe ………….!
Cristal'de'chlorure'de'
sodium'NaCL'!
!
!
'055,.#0(."')*)+)Noms et formule d’ions à connaître : compléter )
cations(
formules(
fer!II!
!
fer!III!
!
!
Al3+!
cuivre!II!
!
!
Zn2+!
!
Na+!
!
Ca2+!
!
cations(
formules(
!
K+!
hydrogène!
!
magnésium!
!
!
Ag+!
baryum!
!
ammonium!
!
!
anions(
formules(
sulfure!
!
sulfate!
!
!
NO!
!!
carbonate!
!
Hydrogéno
carbonate!
!
!
anions(
formules(
fluorure!
!
!
Cl!!
oxyde!
O!!!
hydroxyde!
!
phosphate!
!
!
Na
2
SO
4
'

'055,.#0(."')6)+)'"%2)&()7"/%$,&2)2(0(.2(.3$&2)!&)#"%5"212)."'.3$&2)))
nom'
Formule'
Ions'présents'
nom'
Formule'
Ions'présents'
fluorure'de'
calcium'
𝐶𝑎𝐹
!'
𝐶𝑎!!'
𝐹!'
Chlorure'de'
cuivre'II'
'
'
'
Hydroxyde'de'
cuivre'II'
'
'
'
carbonate'
d’ammonium'
'
'
'
phosphate'
d’argent'
'
'
'
Nitrate'
d’aluminium'
'
'
'
nitrate'd’argent'
'
'
'
carbonate'de'
calcium'
'
'
'
sulfate'de'
baryum'
'
'
'
sulfate'
d’ammonium'
'
'
'
B) COHÉSION DES SOLIDES MOLÉCULAIRE)
I. INTERACTIONS DE VAN DER WALLS)
1)#Cas#des#molécules#polaires#:)
Exemple'de'la'molécule'de'chlorure'd’iode'ICl'
a) La molécule de chlorure d’iode est elle polarisée ? Pourquoi ?
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
b) Représenter ci-contre comment s’orientent les molécules dans le
chlorure d’iode solide
c) Conclusion :
la#cohésion#du#solide#moléculaire##constituée#de#molécule#polaire#
est#assurée#par#les##interactions#……………………………#entre#ces#
……………..#permanents#
2)#Cas#des#molécules#apolaires#:)
Exemple'de'la'molécule'de'Diiode'I2'
a) En moyenne :
Dans la molécule de diiode, les électrons du doublet n’ont pas de
position définie et sont en mouvement permanent aussi souvent
près d’un noyau que de l’autre, au sein du « nuage électronique
Dans cette molécule, les électrons se situent statistiquement aussi
souvent près d’un noyau que de l’autre, c’est pourquoi on dit que
la molécule de diiode est apolaire.
nuage électronique du doublet
liant de I2
b) À'un'instant'donné':'
les'électrons'peuvent'être'plus'proches'de'l’un'des'deux'noyaux.'Un'
89:;<=)9>?@A>@A>B'apparaît'alors'au'sein'de'la'molécule.''
'
Lorsqu’un'dipôle'instantané'apparaît'ainsi,'il'polarise'par'influence'
la'molécule'de'diiode'voisine'en'déformant'son'nuage'électronique.'
Ces'polarisations'instantanées'changent'à'tout'instant'
'
Indiquer''ci\contre'les'charges'partielles'instantanées'qui'
apparaissent'ainsi'que'le'moment'dipolaire'instantané'
correspondant'
Lorsqu’un'dipôle'instantané'apparaît'ainsi,'9<):C<AD9?=):AD)9>E<F=>G='
la'molécule'de'diiode'voisine'en'déformant'son'nuage'électronique.'
Ces'polarisations'instantanées'changent'à'tout'instant.'
Ces'dipôles'instantanés'qui'apparaissent'ainsi'au'sein'de'toutes'les'
molécules'du'solide'interagissent.'Ces'interactions'électrostatiques'
changent'à'tout'instant'mais'leur'effet'global'est'permanent.'
GH #C>G<F?9C>))
<A)GCIB?9C>)8F)?C<98=)JC<BGF<A9D=)A:C<A9D=)=?@)A??FDB=):AD)K)
,=?)interactions#…………………….=>@D=)G=?)………………..#………………..#)
disymétrie instantanée du
nuage électronique
polarisation à l’instant t
polarisation à l’instant t’

8H 7CDG=?)8=)LA>)8=D)MAA<?))
Ces'interactions'entre'dipôles#électriques#permanents'ou'instantanés'qui'assure'la'cohésion'd’un'
solide'moléculaire'polaire'ou'apolaire'sont'appelées'interactions'de'Van'der'Waals''
Les''interactions'de)LA>)8=D))MAA<?))participent'à'la'cohésion'd’un'solide'moléculaire'qu’il'soit'polaire'
ou'apolaire
II. LA LIAISON HYDROGÈNE )
AH !BE9>9@9C>))
La'liaison'hydrogène'est'la'plus'forte'des'liaisons'
intermoléculaires'(10'à'235'kJ/mol).'C’est'un'cas'particulier'
des'interactions'de'Van'der'Waals.'
Une'liaison'hydrogène'se'forme'lorsqu’un'atome'd’hydrogène'
lié'(au'sein'd’une'molécule)'à'un'atome'A'très'fortement'
électronégatif'interagit'avec'un'atome'B'd’une'autre'molécule'
et'également'très'électronégatif'et'porteur'd’un'doublet'non'
liant'
La liaison hydrogène n’est pas une liaison de covalence mais
une interaction attractive forte
Toute'molécule'qui'possède'des'groupes'(hydroxyle)'–O\H'
présente'des'liaisons'hydrogène'qui'vont'participer,'en'plus'
des'liaisons'de'Van'der'Waals,'à'la'cohésion'du'solide'
moléculaire.
NH 0::<9GA@9C>))
Représenter'les'charges'partielles'sur'les'molécules'ci\dessous.''
Faire'figurer'les'doublets'non'liants'sur'les'atomes'd’oxygène'et'd’azote.''
Enfin,'à'l’aide'de'la'définition'de'la'liaison'hydrogène,'la'représenter'symboliquement'par'des'pointillés'
entre'les'atomes'concernés.)
)
GA?)8=)<-=AF)
)
)
cas de l’éthanol
)
)
)
)
GA?)8-F>)JB<A>O=)8-=AF)=@)8-AJJC>9AG

III. APPLICATIONS)
1)#Changement#d’état)
Doc(1.(
Température(d’ébullition(des(alcanes(et(masse(molaire(
Les!alcanes!sont!des!hydrocarbures!(molécules!constituées!uniquement!d’atomes!de!C!et!de!H)!ne!présentant!que!
des! liaisons! CJC! simples.! Leur! formule! brute! est! CnH2n+2.! Voici! quelques! alcanes! linéaires! (alcanes! dont! la! chaîne!
carbonée!ne!comporte!pas!de!ramification!(chaque!atome!de!C!n’est!lié!qu’à!2!autres!atomes!de!C)!:!
!
Formule!brute!
Alcane!
θeb!(°C)!
Masse!
molaire!
(g.molJ1)!
CH4!
Méthane!
J!161,7!
!
C2H6!
Ethane!
J!88,6!
!
C3H8!
Propane!
J!42,1!
!
C4H10!
Butane!
J!0,5!
!
Questions(
AK Calculer!la!différence!d’électronégativité!entre!l’hydrogène!et!le!carbone!grâce!au!tableau!d’électronégativités!
Comparer!avec!la!différence!d’électronégativité!entre!l’hydrogène!et!l’oxygène.!!
Les!alcanes!sontJils!polaires!ou!apolaires!?!
!...........................................................................................................................................................................!!
!...........................................................................................................................................................................!!
!...........................................................................................................................................................................!!
NK Compléter!la!dernière!colonne!du!tableau!du!document!2!en!calculant!les!masses!molaires!des!alcanes.!
GK Tracer! la! courbe! donnant! la! température! d’ébullition! en! fonction! de! la! masse! molaire.!
!
8K Qu’observezJvous!?!
!...........................................................................................................................................................................!!
!...........................................................................................................................................................................!!
=K Comment!expliquer!ce!constat!à!l’aide!de!l’interaction!décrite!précédemment!?!
!...........................................................................................................................................................................!!
!...........................................................................................................................................................................!!
EK Le!décane!est!un!alcane!linéaire!de!formule!brute!C10H22.!À!votre!avis,!quel!est!son!état!physique!à!température!
ambiante!?!Pourquoi!?!
!...........................................................................................................................................................................!!
!...........................................................................................................................................................................!!
OK La! paraffine! de! bougie! est! constituée! de! molécules! d’alcanes! à! chaîne! linéaire.! Que! pouvezJvous! dire! sur! la!
longueur!de!la!chaîne!carbonée!de!la!paraffine!de!bougie!?!Argumenter.!!
!...........................................................................................................................................................................!!
!...........................................................................................................................................................................!!
!
(
'
\200'
\150'
\100'
\50'
0'
50'
0' 10' 20' 30' 40' 50' 60' 70'
@=J:BDA@FD=)8PBNF<<9@9C>)QR#H)
JA??=)JC<A9D=))QOKJC<S*H)