Chap 8 La cohésion des édifices chimiques.

Chap 8 La cohésion des édifices chimiques.
I. Les molécules (et les liaisons intramoléculaires).
1. La liaison covalente.
La liaison covalente est due à la mise en commun d'électrons .
2. Les molécules polaires.
Cas de l'eau : Dans la molécule H-O-H, les électrons liants ne sont pas équitablement partagés
par les atomes : ils sont statistiquement plus proches de l'oxygène que de l'hydrogène (O ayant
plus tendance que H à attirer vers lui des électrons). Il apparaît alors une légère charge positive
δ+ sur les H et une négative δ- (2 fois) sur O. La liaison n'est donc plus réellement covalente
mais on n'est pas non plus totalement en présence d'ions : il s'agit d'une liaison covalente à
caractère ionique partiel.
Cas général : Chaque atome présente une plus ou moins grande tendance à attirer vers lui des
électrons : c'est l'électronégativité (si elle est faible alors, au contraire, l'atome à tendance à se
débarrasser d'électrons).
Plus la différence d'électronégativité entre deux atomes est importante, plus le caractère ionique
de leur liaison est important.
- Cas de l'eau :
La molécule d'eau n'est pas linéaire mais coudée donc le centre des charges + n'est pas le même
que celui des charges -, la molécule est dite polaire, il s'agit d'un dipôle (un pôle + et un pôle -) et
elle apparaît comme électrisée.
Mise en évidence du fait que la molécule d'eau apparaît comme électrisée : une baguette
électrisée attire un filet d'eau. ( Voir TP )
- Autres cas :Le gaz chlorure d'hydrogène H-Cl se comporte comme H-Cl (représentation
spatiale) ; il est polaire.
Le gaz dioxyde de carbone O=C=O se comporte comme O C O ; le barycentre des charges + est
le même que celui des charges -) : il est apolaire .
II. Les solides ioniques.
L'atome Cl peut devenir Cl- et Na peut devenir Na+. Lorsqu'ils sont associés ils forment un solide
ionique, structure régulière formée d'ions Na+ et Cl-. L'édifice est maintenu grâce à la force
électrique (loi de Coulomb).Le solide étant électriquement neutre il y a autant de Na+ que de Cl-.
Sa formule statistique est donc NaCl .
De même Ca peut devenir Ca2+ et F peut devenir F- ; lorsqu'ils s'associent ils forment le solide
ionique régulier électriquement neutre dont la formule statistique est donc CaF2 .
III. Les solides moléculaires (et les interactions intermoléculaires).
Pour être détruites, ces interactions nécessitent environ 10 fois moins d'énergie que les liaisons
intramoléculaires.
1. Les interactions de Van der Waals.
Les molécules polaires sont des dipôles : elles ont un côté (appelé pôle) chargé positivement et un
pôle chargé négativement.
Les molécules polaires peuvent donc être liées entre-elles et former un solide moléculaire grâce à
la force électrique entre dipôles permanents.
Le pôle + d'un dipôle attire les pôles - d'autres dipôles, et son pôle - attire les pôles + d'autres
dipôles : il s'agit d'interactions de Van der Waals.
Exemple :ICl solide (formé de molécules ICl)
Par influence (voir TP sur l'électrisation), une molécule polaire peut transformer une molécule
apolaire en un dipôle (appelé dipôle induit).Les molécules polaires et apolaires peuvent donc être
liées entre-elles et former un solide moléculaire grâce à la force électrique entre dipôles
permanents et dipôles induits.
Exemple : solide formé de molécules ICl et I2
Les molécules apolaire ne le sont en réalité que statistiquement (en moyenne au cours du temps)
car, du fait du mouvement des électrons autour des noyaux atomiques, ces molécules sont à tout
instant desdipôles.Les molécules apolaires peuvent donc être liées entre-elles et former un solide
moléculaire grâce à la force électrique entre dipôles instantanés.
Exemple : I2 solide (formé de molécules I2)..
2. La liaison hydrogène.
La "liaison" hydrogène intervient entre un l'atome hydrogène H d'une molécule (lorsqu'il est lié
un atome très électronégatif tel que O ou N) et un atome X très électronégatif d'une autre
molécule.Cette interaction, souvent représentée en pointillées, est particulièrement forte car la
liaison O-H (ou N-H) est très polarisée et car l'atome X peut s'approcher très près de H qui est
tout petit.
La liaison hydrogène se rencontre dans les solides et dans les liquides.
IV. Effet d'un transfert thermique.
Les solides sont constitués d'espèces chimiques (molécules ou atomes ou ions) disposées de
façon compacte, régulière et ordonnée et vibrant autour de leurs positions d'équilibre.
Les liquides sont constitués d'espèces chimiques disposées de façon compacte et roulant les unes
sur les autres de façon désordonnée.
Les gaz sont constitués d'espèces chimiques très éloignées les unes des autres (par rapport à leur
taille) et en mouvement désordonné et rapide.Ces espèces chimiques n'étant généralement pas en
interaction, entre deux collisions elles ont un mouvement rectiligne uniforme.
Lorsqu'un système reçoit de l'énergie sous forme de transfert thermique :
1. La température du système augmente (tant qu'il n'a pas encore atteint sa température de
changement d'état). En effet, une augmentation de la température se traduit par une augmentation
de l'agitation microscopique (à l'échelle de l'atome et de la molécule) et donc par une
augmentation de l'énergie cinétique microscopique (l'énergie cinétique est l'énergie liée à la
vitesse).
2. Lorsqu'il a atteint sa température de changement d'état, la température du système n'augmente
pas (l'agitation microscopique n'augmente pas) mais il change d'état physique.En effet, lorsque la
température du système est suffisante, à la température de changement d'état, les molécules ont
acquis assez d'énergie thermique (énergie cinétique microscopique) pour que l'énergie
d'interaction intermoléculaire ne suffise plus à les lier.