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  2. Physique

Molécules et solvants

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Cours de chimie de première période de PCSI
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Molécules!et#solvants!
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Chapitre!12!
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Situation!dans!le!programme!:!
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Si!les!liaisons!covalentes!ou!ioniques!sont!des!interactions!fortes!qui!sont!responsables!
de! la! cohésion! fortes! entre! les! atomes! et! les! ions,! d’autres! interactions! beaucoup! plus!
faibles! mais! néanmoins! toutes! aussi! importants! existent! dans! la! nature! et! sont!
responsables!de!la!cohésion!existant!en!particulier!entres!les!molécules!dans!les!solides!
ou!les!liquides,!responsables!aussi!de!la!structure!en!hélice!de!l’ADN,!responsables!aussi!
de!la!non!miscibilité!de!l’huile!dans!l’eau!(ou!dans!le!vinaigre!lorsque!l’on!préparer!une!
sauce!vinaigrette).!!
Dans!ce!chapitre,!nous!nous!proposons!donc!de!répertorier!ces!interactions!faibles,!d’ne!
comprendre! l’origine.! Nous! appliquerons! nos! résultats! à! l’étude! des! solvants! et!
terminerons!par!une!partie!expérimentale!au!cours!de!laquelle!nous!déterminerons!une!
constante!de!partage.!
Revenons!un!instant!sur!le!TP!«!classification!périodique!»!:!!
Chlore
Gaz vert
Du grec khlôros,
vert
Brome
Liquide rouge orangé
(surmonté d’une
vapeur orange de
dibrome)
Du grec bromos,
fétide
Iode
Solide violet foncé
présentant un
certain éclat
Du grec iôdos,
violet
!
 
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corps simples.
Élaborer ou mettre en œuvre un protocole
permettant de montrer qualitativement
l’évolution du caractère oxydant dans une
colonne.
      
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2 – Molécules et solvants
Notions et contenus Capacités exigibles
Description des entités chimiques
moléculaires
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Forces intermoléculaires
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Les solvants moléculaires
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
Élaborer et mettre en œuvre un protocole pour
déterminer la valeur d’une constante de
partage.
Justifier ou proposer le choix d’un solvant
adapté à la dissolution d’une espèce donnée, à
la mise en œuvre de certaines réactions, à la
réalisation d’une extraction et aux principes de
la chimie verte.
III. Structures, réactivités et transformations en chimie organique 1
    
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Notions et contenus Capacités exigibles
Description des molécules organiques
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
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   
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!
4!
La! cohésion! entre! les! molécules! de! diiode! est! plus! forte! entre! les! molécules! de! diiode!
qu’entre! les! molécules! de! dibrome! et! encore! plus! forte! qu’entre! les! molécules! de!
dichlore!:!qu’est-ce!qui!assure!cette!cohésion!et!comment!interpréter!ces!différentes.!
I.#Bref#rappel#sur#les#liaisons#fortes.#
!
Avant! de! commencer! l’étude! de! ces! interactions,! classons! les! liaisons! chimiques!
rencontrées!dans!les!différents!chapitres!!en!liaisons!fortes!et!en!liaisons!faibles!:!
Liaisons!fortes!
Liaison
covalente
Liaison! réalisée! par!un! doublet!
d’électron! entre! A! et! B.!
Electronégativités de A et B
voisines!!
Ordre!de!grandeur!:!énergie!
de!4TT)^)ITT)_`97"#[3!
Liaison
ionique
Liaison!réalisée!entre!ions!A+!et!
B-! (de! signes! contraires).!
Electronégativités de A et B
très différentes!
Ordre!de!grandeur!:!énergie!
de!4TT)^)ITT)_`97"#[3!
Liaison
métallique
Liaison!réalisée!entre!atomes!A!!!
ou! B! (cas! des! alliages)!
d’éléments! métalliques,!
d’électronégativités! faibles,! et!!
possédant! peu! d’électrons! de!
valence.!
Se! forme! si! grand! nombre!
d’atomes!A!et!B!
Ordre! de! grandeur!:!
a&'#a&'() %'-*,1-'() ]')
_`97"#[3)
Concernent! les! métaux!de! la!
classification!périodique!
!
!
Casser!la!triple!liaison!NN!de!la!molécule!de!diazote!nécessite!941!kJ.mol-1!:!
!c’est!une!liaison!très!forte.!
!
!
La!température!de!fusion!de!NaCl(s),!chlorure!de!sodium,!est!relativement!élevée!(801°C)!
parce!que!la!liaison!ionique!entre!les!anions!Cl-!et!les!cations!Na+!est!forte.!
!
!
!
!
!
5!
II.#Existence#de#forces#d’interaction#dipolaires#de#Van#der#Waals.#
!
Les! forces! d’interaction! dipolaires! dont! il! va! être! question! sont! des! forces!
intermoléculaires!:! elles! s’exercent! entre! les! différentes! molécules! qui! constituent! un!
édifice!(liquide!ou!solide).!!
Liaisons!faibles!
Liaison
hydrogène)
Liaison! réalisée! par! un! atome!
d’hydrogène!déjà!lié!à!un!atome!
petit! et! électronégatif! A,! et! un!
autre! atome! petit!très!
électronégatif! d’une! autre!
molécule.!
Ordre! de! grandeur!:!
énergie!de)4T)^)HT)_`97"#[3!
Liaison de
Van der
Waals!
Liaison! réalisée! par! l’attraction!
entre! dipôles! permanents! ou!
induits!!d’atomes!ou!molécules.!
Ordre! de! grandeur!:!
énergie!de!3)^)3T)_`97"#[3!
!
III.#Les#interactions#de#Van#der#Waals.#
Dans!une! molécule,! la!cohésion! des! atomes!de! la! molécule!est! assurée! par! les!liaisons!
covalentes.!!
S’agissant! de! phases! condensées,! la! cohésion! des! liquides,! ou! celle! des! solides!
moléculaires!(cristal! de! diiode!par! exemple)! s’explique!par!l’'b1(*'-%') ]B1-*'2,%*1"-()
a&1) (B'b'2%'-*) ^) c,1d#') ]1(*,-%'!entre!les!différentes!molécules.!Ces!interactions!sont!
aussi!responsables!!de!l’organisation!structurale!des!molécules!biologiques,!comme!les!
protéines,! qui! ont! une! structure! en! hélice.! Elles!participent! aussi! à! la! cohésion! des!
macromolécules!constituantes!des!polymères!par!exemple.!
!
Ces# interactions# qui# s’exercent# à# faible# distance# sont# désignées# sous# l’appellation#
d’interactions#de#Van#der#Waals.#Les#liaisons#résultant#de#ces#interactions#sont#des#liaisons#
dites#faibles#car#elles#mettent#en#jeu#des#énergies#faibles,#de#l’ordre#du#kJ.mol-1#ou#de#la#
dizaine#de#kJ.mol-1#.#
!
)
!
!
Ces! interactions! mettent! en! jeu! des! énergies! faibles,! de! l’ordre!
l’unité!à!la!dizaine!de!kJ.mol-1,!c’est!à!dire!des!énergies!10!à!100!
fois!plus!faibles!que!celles!des!liaisons!covalentes.!
)
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