Cohésion de la matière à l’état solide Le chlorure de sodium (sel de table) est un solide ou cristal ionique qui contient des ions sodium Na+ (cations, de charge +e) et des ions chlorures Cl- (anions, de charge –e). L’électro-neutralité de la matière impose qu’il faut un ion Na+ pour un ion Cl- et la formule statistique de ce composé est NaCl. I- Solides ioniques Cl- Structure de NaCl, modèle éclaté Structure de NaCl, modèle compact Na+ Le fluorure de calcium (Ca2+ et F-) a pour formule: Chaque ion Cl- a, comme premiers voisins, 6 ions Na+ (attraction). Chaque ion Na+ a, comme premiers voisins, 6 ions Cl- (attraction). CaF2 Dans un cristal ionique, chaque ion est entouré d’ions de signes opposés. L’interaction électrostatique attractive entre ces ions l’emporte et assure la cohésion du solide. NaCl fond à 800 °C © copyright 2014 - Jacques Ardissone

Cohésion de la matière à l’état solide Soit la molécule, diatomique, hétéroatomique, de chlorure d’hydrogène HCl: II-Molécules polaires Modèle moléculaire compact Modèle de Lewis L’atome de chlore est plus avide d’électrons que l’atome d’hydrogène et le doublet de liaison (doublet liant), n’est pas partagé de façon égale entre les 2 atomes, il est plus proche de l’atome de chlore. Tout se passe comme si Cl portait une charge (-q) et H une charge (+q). On dit que la liaison H-Cl est polarisée ou encore que la molécule HCl est polaire ou enfin que HCl constitue un dipôle électrique.

Cohésion de la matière à l’état solide Un dipôle électrique est l’ensemble de 2 charges ponctuelles et opposées, séparées d’une distance d. II - Molécules polaires (suite) Pour HCl, p = 1,1 D Pour une molécule non polaire (H2, Cl2, N2, O2, CH4,CCl4 … p = 0 Un dipôle électrique est caractérisé par son moment dipôlaire p , vecteur colinéaire à la liaison, qui va de la charge < 0 vers la charge > 0. Sa norme est exprimée en debye (D).

Cohésion de la matière à l’état solide L’électronégativité d’un atome A est un nombre qui caractérise son aptitude à attirer vers lui le doublet de la liaison qu’il réalise avec un atome B. Liaison H-F, très polarisée, plus polarisée que H-Cl. III - Electronégativité d’un atome Dans la CPE l’électronégativité augmente de gauche à droite et décroit de haut en bas Liaison H-O plus polarisée que H-Cl mais moins que H-F. Liaison C-H peu polarisée. Plus l’électronégativité est grande, plus l’atome attire le doublet de liaison. Une liaison A-B est polarisée si les atomes A et B n’ont pas la même électronégativité. Plus la différence d’électronégativité entre 2 atomes liés est grande, plus la liaison sera polarisée et plus grand sera son moment dipolaire.

Cohésion de la matière à l’état solide Les interactions de Van der Waals sont des interactions entre molécules polaires, elles sont d’origine électrostatiques. IV-Cohésion des solides moléculaires Ce sont ces interactions qui assurent la cohésion des solides moléculaires. Elles sont faibles et ont une très courte portée dans l’espace. Une autre force d’interaction entre molécules est la liaison hydrogène, plus forte que VdW, et qui assure la cohésion de la glace, par exemple. Pour qu’il réalise une liaison hydrogène, il faut que H soit lié à un atome A très électronégatif (F,Cl,O,N…) et qu’il puisse interagir avec un atome B, lui aussi très électronégatif et porteur d’un doublet non liant.

Cohésion de la matière à l’état solide V - Les 3 états physiques de la matière Changements d’état physique L’énergie molaire de changement d’état est l’énergie fournie ou cédée par mole de corps pur pour changer d’état. Energie molaire de changement d’état en J.mol-1 On l’exprime en joules par mole (J.mol-1)

Cohésion de la matière à l’état solide Cycle de l’eau dans la nature