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Les liaisons intermoléculaires. Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Lorsque la différence délectronégativité entre deux atomes dune.

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1 Les liaisons intermoléculaires

2 Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Lorsque la différence délectronégativité entre deux atomes dune liaison est plus grande que 0,4, la liaison est dite polaire. Si une molécule ne possède quune seule liaison polarisée, ou si elle en possède plusieurs dont leffet cumulé nest pas nul, la molécule est dite polaire et forme un dipôle. Deux dipôles différents sattirent. Les liaisons dipôle-dipôle 104 ° O HH - +

3 Il existe donc des forces de cohésion importantes entre les molécules deau. Ces liaisons intermoléculaires nexisteront pas entre des molécules apolaires telles que CCl 4. Dans le cas des molécules dH 2 O, on appelle ces interactions dipôle-dipôle par les noms de liaisons hydrogène ou ponts hydrogène. Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents

4 A lintérieur dun liquide constitué de molécules polaires, comme leau par exemple, toutes les molécules sont attirées dans toutes les directions par leurs voisines, et ces attractions se compensent. Les molécules de la surface, par contre, ne sont attirées que par les molécules situées à côté et en dessous delles. Il en résulte des forces dattractions dirigées vers lintérieur du liquide, la surface ayant alors une certaine résistance envers lextérieur. Cette force de résistance est appelée tension superficielle. Démonstration 1 :

5 Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Tous les liquides nont pas la même tension superficielle. Lajout de liquide vaisselle réduit la tension superficielle de leau en répartissant ses molécules à la surface de celle-ci. Un produit qui comme le liquide vaisselle abaisse la tension superficielle de leau ou de tout autre liquide est appelé un agent tensioactif ou un surfactant. Les principaux agents tensioactifs sont les détergents. Démonstration 2 :

6 Eau Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Les composés tensioactifs sont constitués dions ou de molécules dont les atomes forment des chaînes allongées. Ces chaînes présentent une tête hydrophile qui peut se lier à leau et une queue hydrophobe qui ne peut pas se lier à leau. Les composés tensioactifs du liquide vaisselle se répartissent à la surface de leau pour former un film interfacial. Les têtes hydrophiles se substituent aux molécules deau de surface en abaissant la tension superficielle, cest-à-dire en détruisant la « membrane » de surface. Le poivre est alors évacué sur les bords. Queue hydrophobeTête hydrophile

7 Les liaisons entre dipôles sont particulièrement fortes dans les molécules où un (ou plusieurs) atome(s) de H est (sont) lié(s) avec un atome fortement électronégatif : liaisons H-O, H-N ou H-F. Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents FH HH O H HHN

8 Exemple de molécules dans lesquelles existent des liaisons hydrogène : Méthanol CH 3 OH Ethanol CH 3 CH 2 OH Glucose C 6 H 12 O 6

9 Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Exemple de molécules dans lesquelles existent des liaisons hydrogène : ADN

10 Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Le polyacrylate de sodium est un polymère capable de former un très grand nombre de liaisons hydrogène, il est ainsi capable dabsorber au moins 100 fois sa prpopre masse en eau. Il est utilisé comme superabsorbant, notamment dans les couches- culottes. Démonstration 3 : Liaisons hydrogène avec les molécules deau

11 Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Les liaisons hydrogène sont des liaisons intermoléculaires assez fortes. La température de fusion (ou débullition) dun corps qui en possède est plus élevée que celle dun corps qui nen a pas. Conséquences de la présence de liaisons hydrogène sur les propriétés physiques des corps covalents : Température de fusion [°C] Température débullition [°C] H2OH2O0100 H2SH2S H 2 Se HF-8319 HCl HBr-88-67

12 Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Plus il y a de liaisons hydrogène entre les molécules dun corps covalent, plus sa température de fusion (ou débullition) est élevée. Conséquences de la présence de liaisons hydrogène sur les propriétés physiques des corps covalents : Température de fusion [°C] Température débullition [°C] Ethanol CH 3 CH 2 OH Ethanediol (Ethylène glycol) HOCH 2 CH 2 OH

13 Les liaisons intermoléculaires dans les corps covalents Exercice : Classer les corps covalents qui suivent selon leurs températures débullition croissantes : a)CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH b)H 2 O c)CH 3 -CH 2 OH d)H 2 S e)CH 2 OH-CHOH-CH 3 f)CO 2 g)Ne Réponse : 1-g (-246°C) / 2-d (-60°C) / 3-f (-57°C) / 4-b (100°C) / 5-e (188°C) / 6-c (197°C) / 7-a (290°C)

14 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Toutes les propriétés physiques dune substance sont très influencées par la nature des liaisons intermoléculaires : Température de fusion Température débullition Solubilité Etc…

15 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques 1) Les corps ioniques Les corps ioniques sont formés de cations (+) et danions (-) qui sattirent mutuellement grâce à de grandes forces électriques. + - sattirent

16 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques La charge électrique globale dun corps ionique est nulle. Exemple dun cristal de NaCl : NaCl est formé de ions Na + et Cl - en nombres égaux. Na + Cl - nulle Na + Cl - égaux

17 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Les forces de cohésion entre les ions sont si fortes que pratiquement tous les corps ioniques sont solides à température ambiante (25°C). solides Vue dun cristal de NaCl en coupe : Na + Cl -

18 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Les corps ioniques : a)sont durs et solides b)ont des points de fusion très élevés Par exemple : NaCl p.f. 801°C c)sont cassants Répulsions !!

19 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Les ions dun cristal ionique immergé dans un liquide (polaire ou non polaire) subissent de la part des molécules du liquide des chocs dû à lagitation moléculaire. A température ambiante, ces chocs arrivent difficilement à arracher des ions au réseau cristallin de NaCl. Par contre, si le liquide est polaire, les molécules du liquide présentent un dipôle. Solubilité des corps ioniques : lagitation moléculaire

20 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Lénergie due à lattraction de lion avec le dipôle sajoute à celle communiquée lors du choc : il y a alors assez dénergie pour que lion puisse quitter le réseau cristallin du solide ionique. Le solide se dissout. Solubilité des corps ioniques : dissout + -

21 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Dans les solvants polaires, la dissolution des corps ioniques peut sexpliquer par la solvatation qui accompagne la rupture des liaisons ioniques entre les ions de charges opposées. Solvatation des ions : Lorsquun ion a été arraché à son réseau cristallin par un solvant polaire, il sentourera dun certain nombre de molécules de solvant. Le nombre de molécules de solvant entourant chaque ion dépendra des tailles relatives de lion et des molécules de solvant. Les dipôles des molécules de solvant sorienteront différemment suivant la charge de lion central. Quest-ce que la solvatation ? tailles relatives

22 NaCl dans leau forme les ions Na + et Cl -, qui seront orientés ainsi : Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Exemple : + -

23 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques

24 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques « Qui se ressemble sassemble » est aussi valable en chimie ! Ainsi, on peut dire que les corps ioniques sont : généralement solubles dans les solvants polaires (eau, alcool, ammoniac liquide, etc.). généralement peu ou pas solubles dans les solvants non polaires (CCl 4, CS 2, alcanes, etc.). conduisent le courant électrique. Ce sont les ions (qui sont mobiles dans un liquide) qui conduiront le courant. En résumé :

25 Dans le tableau suivant, déterminez quels sont les composés solubles dans les quatre solvants proposés : Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Exercice : Soluble dansH2OH2ONH 3 CCl 4 Alcool KCl I2I2 Sucre (C 6 H 12 O 6 ) NaF (Idée : trouver tout dabord quels sont les composés ioniques et les solvants polaires, puis les associer par paires).

26 Dans le tableau suivant, déterminez quels sont les composés solubles dans les quatre solvants proposés : Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Exercice : Soluble dansH2OH2ONH 3 CCl 4 Alcool KClXXX I2I2 X Sucre (C 6 H 12 O 6 )XXX NaFXXX (Idée : trouver tout dabord quels sont les composés ioniques et les solvants polaires, puis les associer par paires).

27 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques 2) Les corps covalents a)Les corps covalents formés de molécules non-polaires Seules de très faibles forces (appelées forces de Van der Waals) interviennent comme forces intermoléculaires et lient les molécules ensemble. Ces composés sont généralement gazeux lorsque la masse des molécules est petite, comme cest le cas pour Br 2, Cl 2, H 2, O 2, CH 4 ou O 2, par exemple. Ces composés sont liquides, voire même solides lorsque la masse des molécules est grande, cest le cas par exemple des liquides CCl 4 et CS 2 ou du solide I 2.

28 Exemple de composé covalent solide Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques 2) Les corps covalents b)Les corps covalents formés de molécules polaires Dans ces composés, les importantes forces dattraction entre les dipôles sajouteront aux forces de Van der Waals Interactions entre deux dipôles

29 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques 2) Les corps covalents b)Les corps covalents formés de molécules polaires Les températures de fusion (et débullition) de tels composés sont plus élevées que celles des composés covalents non- polaires formés de molécules de masses identiques. Masse molaire [g/mol] Température de fusion [°C] CH HI HBr81-87

30 Relations entre la force des liaisons intermoléculaires et les propriétés physiques Solubilité Les composés covalents non polaires sont généralement insolubles dans les solvants polaires (eau, alcool, ammoniac liquide, etc…), mais solubles dans les solvants non polaires. Les composés covalents polaires sont insolubles dans les solvants non polaires, mais généralement solubles dans les solvants polaires, puisquune interaction entre les dipôles du solvant et ceux du corps dissous Solvant Composé covalent polaire

31 Exercices de révision Exercices : 1.Parmi les molécules suivantes, déterminez lesquelles sont polaires et dans lesquelles des liaisons hydrogène intermoléculaires sont possibles : PH 3, H 2 CO, H 2 O, NH 3, CH 4 2.Parmi les molécules suivantes, indiquez celles qui sont insolubles dans leau C 6 H 6, CH 3 CHO, PH 3, CCl 4, CH 3 CH 2 OH


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