Interactions de van der Waals Interactions d’origine électromagnétique δ+ δ- dipôle permanent- dipôle permanent + δ- δ+ Ion- dipôle permanent + Ion- dipôle induit μ’ δ+ δ- dipôle permanent- dipôle induit μ’ dipôle induit- dipôle induit μ’ μ’ Interactions de van der Waals

Interactions de van der Waals 1- Effet d’orientation (Keesom) entre dipôles permanents. + - δ δ δ δ r 1 D = 3,33564×10-30 C·m

Interactions de van der Waals 2- Effet d’induction (Debye) entre dipole permanent et dipole induit δ+ δ- molécule non polaire dipole permanent δ+ δ- polarisabilité volumique δ+ δ- dipole permanent dipole induit Moment dipolaire induit: polarisabilité

Polarisabilité volumique de quelques atomes et molécules He Ne Ar Kr Xe I Cs 0.20 0.40 1.66 2.54 4.15 4.96 42.0 H2 N2 CO2 NH3 CH4 C6H6 CCl4 0.80 1.74 2.91 2.26 2.61 10.4 11.7 Équation de Clausius-Mossotti:

Interactions de van der Waals 3- L’effet de dispersion (London) Effet quantique Énergie de dispersion entre molécules non polaires (A et B) The first ionisation energy is the energy required to remove the most loosely held electron from one mole of gaseous atoms to produce 1 mole of gaseous ions each with a charge of 1+.

Interactions de van der Waals dans le vide

Contributions relatives (van der Waals) Molécules Keesom (dipôle-dipôle) % total vdW Debye (dipôle-dipôle induit) London (dipôle induit-dipôle induit) Ne - Ne CH4 - CH4 HCl – HCl CH3Cl - CH3Cl H2O - H2O Ne – CH4 Ne – H2O H2O – CH4 9 24 69 5 8 7 13 100 86 68 92 87

Pour une molécule ou atome 1 interagissant avec une molécule ou atome 2 dans un milieu 3 Théorie de McLachlan (voir Intermolecular and Surface Forces, Israelachvili) atoms and molecules have only a single ionization potential (one absorption frequency), and it cannot handle the interactions of molecules in a solvent valide pour r>>a (rayon de la molécule) :fréquence d’absorption électronique (la même pour 1, 2 et 3)

Exemple d’interactions vdW phospholipide Membrane biologique Interactions vdW entre lipides, entre lipides et protéines Partie hydrophobe

Potentiel de Lennard-Jones (vdW + répulsion stérique) σ= 2x rayon de vdW Répulsion stérique (coeur dur) σ Énergie à V=0 Interaction totale, V de Lennard-Jones σ r ε van de Waals

Rayon de van der Waals Atome Rayon (Å) σ/2 H C N O P S F Cl Br I -CH3 1.2 1.5 1.4 1.9 1.85 1.35 1.8 1.95 2.2 2.0 distance qui mesure la moitié de la distance internucléaire entre deux atomes non liés (pour une interaction nulle)