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Liaisons intermoléculaires

Liaisons intermoléculaires
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Le carbone et l'oxygène sont des éléments similaires. Ils ont des masses atomiques comparables et forment tous deux des molécules à liaison covalente. Dans la nature, nous trouvons du carbone sous forme de diamant ou de graphite, et de l'oxygène sous forme de molécules de dioxygène. Cependant, le diamant et l'oxygène ont des points de fusion et d'ébullition très différents.

Alors que le point de fusion de l'oxygène est de \( -218,8 °C \) , le diamant ne fond pas du tout dans des conditions atmosphériques normales. Au contraire, il ne se sublime qu'à la température torride de \( 3 700 °C \) . Quelle est la cause de ces différences de propriétés physiques ? Tout est lié aux liaisons intermoléculaires et intramoléculaires.

  • Ce résumé de cours porte sur les liaisons intermoléculaires.
  • Tout d'abord, nous allons définir la molécule et la polarité.
  • Ensuite, nous expliquerons les molécules polaires et apolaires.
  • Puis, nous examinerons la liaison intramoléculaire et liaison covalente.
  • Enfin, nous verrons la force de London et des exemples des forces intermoléculaires.

Qu'est-ce qu'une molécule ?

Une molécule est la plus petite portion d'une substance qui conserve ses propriétés chimiques et physiques. Chaque molécule est un système composé d'un ensemble d'atomes organisés et liés entre eux.

Ces atomes peuvent être du même élément ou d'éléments différents, auquel cas, ils sont appelés composés.

Polarité : définition

La polarité est le résultat de la répartition inégale des charges partielles entre les différents atomes d'un composé ou molécule.

Molécules polaires

Les molécules polaires sont des molécules qui ne partagent pas uniformément les électrons à travers la liaison covalente et qui présentent des dipôles sur les atomes impliqués.

Les dipôles sont de petites charges partielles qui se produisent en raison du partage inégal des électrons.

Les liaisons covalentes polaires se produisent lorsque deux atomes ont une liaison covalente, mais ont une électronégativité légèrement différente.

L'électronégativité est la tendance d'un atome à attirer les électrons.

L'atome le plus électronégatif rapproche alors les électrons de la liaison, ce qui lui confère un dipôle négatif. L'autre atome obtient à son tour un dipôle positif. Cela crée une molécule polaire dont le partage des électrons est inégal.

Molécule apolaire

Une molécule apolaire est une molécule qui ne possède aucune charge électrique ou charge partielle.

Les molécules apolaires sont composées d'atomes qui ont une valeur d'électronégativité similaire. Lorsque deux atomes d'électronégativité similaire partagent des électrons dans une liaison covalente, ils sont attirés vers l'un ou l'autre atome de manière égale. Il y a donc une répartition égale de la charge et la molécule entière est neutre, et donc apolaire. Deux exemples importants de molécules apolaires sont l'oxygène \( O=O \) et le dioxyde de carbone \( O=C=O \) .

Qu'est-ce qu'une liaison intramoléculaire ?

La liaison intramoléculaire est la liaison qui relie les atomes entre eux et qui permet de former des composés. Il existe \( 3 \) types de liaisons intramoléculaires : covalentes, ioniques et métalliques.

Liaison covalente

La liaison covalente est la liaison dans laquelle une ou plusieurs paires d'électrons sont partagées par deux atomes.

  • Les composés moléculaires désignent des espèces liées par covalence, généralement de faible masse moléculaire.

  • Les composés macromoléculaires sont des composés de masse moléculaire élevée, liés par covalence et linéaires, ramifiés ou réticulés.

Liaison ionique

Une liaison ionique est une attraction électrostatique entre des ions de charge opposée, formée lorsqu'un atome transfère des électrons à un autre.

Le(s) électron(s) impliqué(s) dans la liaison ionique est (sont) transféré(s) de l'atome le moins électronégatif vers l'atome le plus électronégatif, formant ainsi des ions.

Liaison métallique

La liaison métallique est une liaison résultant de l'attraction entre des ions positifs et des électrons mobiles qui l'entourent.

Qu'est-ce qu'une liaison intermoléculaire ?

Les forces intermoléculaires sont des forces entre les molécules.

Ces forces sont plus faibles que les forces intramoléculaires, et leur rupture ne nécessite pas autant d'énergie.

Une molécule subira différents types de forces intermoléculaires en fonction de sa polarité. Examinons-les chacune à leur tour.

Forces de Van der Waals

Les forces de Van der Waals sont le type le plus faible de force intermoléculaire. Elles portent de nombreux noms différents - par exemple, forces de London, forces dipolaires induites ou forces de dispersion. On les trouve dans toutes les molécules, y compris les molécules apolaires.

Les forces de Van der Waals sont un type de force intermoléculaire que l'on retrouve entre toutes les molécules, en raison des dipôles temporaires qui sont causés par le mouvement aléatoire des électrons.

La force de Van der Waals augmente avec la taille de la molécule. Cela s'explique par le fait que les grosses molécules ont plus d'électrons. Cela crée un dipôle temporaire plus fort.

Force de London

La force de London est classée dans la catégorie des forces de van der Waal. Elle est la plus faible des forces intermoléculaires et existe entre tous les types de molécules, qu'elles soient ioniques ou covalentes, polaires ou apolaires. Plus une molécule possède d'électrons, plus les forces de London sont fortes.

Forces dipôle-dipôle permanentes

Les molécules dont les moments dipolaires ne s'annulent pas mutuellement présentent ce que l'on appelle un dipôle permanent. Une partie de la molécule est partiellement chargée négativement, tandis qu'une autre est partiellement chargée positivement. Les dipôles de charge opposée dans des molécules voisines s'attirent mutuellement et les dipôles de charge similaire se repoussent.

Les forces dipôle-dipôle permanentes sont un type de force intermoléculaire que l'on retrouve entre deux molécules possédant des dipôles permanents.

Qu'est-ce qu'une liaison hydrogène ?

Une liaison hydrogène est l'attraction électrostatique entre un atome d'hydrogène lié de manière covalente à un atome extrêmement électronégatif, et un autre atome électronégatif avec une paire d'électrons solitaires.

Tous les éléments ne peuvent pas former des liaisons hydrogène. En fait, seuls trois le peuvent : le fluor, l'oxygène et l'azote. Pour former une liaison hydrogène, il faut un atome d'hydrogène lié à un atome très électronégatif qui possède une paire d'électrons solitaires et seuls ces trois éléments sont suffisamment électronégatifs.

Les liaisons hydrogène sont beaucoup plus fortes que les forces dipôle-dipôle permanentes et les forces de dispersion. Elles nécessitent plus d'énergie pour être surmontées.

Force intermoléculaireSe produit entre…Force relative
L'attraction dipôle-dipôle Des ions partiellement chargés de manière opposéeForte
Liaison hydrogèneL'atome \( H \) et l'atome \( O, N \) ou l'atome \( F \) La plus forte des attractions dipôle-dipôle.
Attraction de la force de LondonDipôles temporaires ou induitsLa plus faible

Tableau de la force relative des forces d'attraction intermoléculaires.

Liaisons intermoléculaires, Liaison hydrogène dans les molécules d'eau, StudySmarter

Fig.1- Liaison hydrogène dans les molécules d'eau.

Exemples de forces intermoléculaires

Examinons quelques molécules courantes et prédisons les forces intermoléculaires qu'elles subissent.

Le monoxyde de carbone, \( CO \) , est une molécule polaire et présente donc des forces dipôle-dipôle permanentes et des forces de van der Waals entre les molécules. En revanche, le dioxyde de carbone, \( CO_2 \) , ne subit que des forces de van der Waals. Bien qu'il contienne des liaisons polaires, c'est une molécule symétrique et les moments dipolaires s'annulent.

Liaisons intermoléculaires, La polarité des liaisons dans le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone, StudySmarterFig. 2- La polarité des liaisons dans le monoxyde de carbone, à gauche, et le dioxyde de carbone, à droite.

Le méthane, \( CH_4 \) , et l'ammoniac, \( NH_3 \) , sont des molécules de taille similaire. Elles subissent donc des forces de van der Waals de force similaire, que nous connaissons également sous le nom de forces de dispersion. Cependant, le point d'ébullition de l'ammoniac est beaucoup plus élevé que celui du méthane. Cela s'explique par le fait que les molécules d'ammoniac peuvent se lier à l'hydrogène, ce qui n'est pas le cas des molécules de méthane. En fait, le méthane n'a même pas de forces dipôle-dipôle permanentes, car ses liaisons sont toutes apolaires. Les liaisons hydrogène sont beaucoup plus fortes que les forces de van der Waals, et il faut donc beaucoup plus d'énergie pour les surmonter et faire bouillir la substance.

Liaisons intermoléculaires, Formation des liaisons hydrogène entre les molécules d'ammoniac polaires, StudySmarter Fig. 3- Le méthane est une molécule non polaire. En revanche, l'ammoniac est une molécule polaire et forme des liaisons hydrogène entre les molécules.

Liaisons intermoléculaires - Points clés

  • Les forces intramoléculaires sont des forces au sein des molécules, tandis que les forces intermoléculaires sont des forces entre les molécules. Les forces intramoléculaires sont beaucoup plus fortes que les forces intermoléculaires.
  • La polarité détermine le type de forces intermoléculaires entre les molécules.
  • Les molécules polaires se produisent lorsqu'il existe une différence d'électronégativité entre les atomes liés.
  • Les molécules apolaires se produisent lorsque les électrons sont partagés de manière égale entre les atomes.
  • Il existe \( 3 \) types de liaisons intramoléculaires : covalentes, ioniques et métalliques.
  • Les forces de Van der Waals, également appelées forces de London ou forces de dispersion, existent entre toutes les molécules et sont causées par des dipôles temporaires. Ces dipôles temporaires sont dus au mouvement aléatoire des électrons et créent des dipôles induits dans les molécules voisines.
  • Les liaisons hydrogène sont le type de force intermoléculaire le plus puissant. On les trouve entre les molécules contenant un atome de fluor, d'oxygène ou d'azote, lié à un atome d'hydrogène.

Questions fréquemment posées en Liaisons intermoléculaires

Les liaisons intermoléculaires sont :

  • Les forces de Van der Waals. Elles portent de nombreux noms différents - par exemple, forces de London, forces dipolaires induites ou forces de dispersion. On les trouve dans toutes les molécules, y compris les molécules non polaires.
  • Forces dipôle-dipôle permanentes
  • Liaison hydrogène.

Les liaisons intermoléculaires entre molécules d'eau sont nommées liaisons hydrogène.

La force intramoléculaire se distingue de la force intermoléculaire en maintenant les atomes ensemble dans une molécule. 

Pour reconnaître une liaison de Van der Waals les caractéristiques suivantes

  • Elle est plus faibles que la liaison covalente et ionique normale.
  • La force de Van der Waals est additive et ne peuvent pas être saturée.
  • Elle n'a pas de caractéristique directionnelle.
  • C'est une force à courte distance

Évaluation finale de Liaisons intermoléculaires

Liaisons intermoléculaires Quiz - Teste dein Wissen

Question

Vrai ou faux : Les liaisons hydrogène sont aussi fortes que les liaisons covalentes. 

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Réponse

Vrai

Montrer la question

Question

Les liaisons hydrogène intramoléculaires sont caractérisées par :

Montrer la réponse

Réponse

Se produisent au sein de la molécule elle-même.

Montrer la question

Question

Les liaisons hydrogène intermoléculaires sont caractérisées par :

Montrer la réponse

Réponse

Se produit entre deux molécules.

Montrer la question

Question

 Les liaisons hydrogène sont ________

Montrer la réponse

Réponse

polaire

Montrer la question

Question

Les liaisons hydrogène se produisent principalement entre un hydrogène et l'un ou l'autre des éléments suivants_________

Montrer la réponse

Réponse

\( N \) , \( O \) , ou \( F \) . 

Montrer la question

Question

L'hydrogène a une ________  et l'atome le plus électronégatif dans une liaison hydrogène a une _____.

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Réponse

charge positive partielle  \( \delta+ \) ; charge négative partielle \( \delta- \)

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Question

Comparée aux autres liquides, l'eau a un point d'ébullition, une chaleur d'évaporation et un point de fusion très ______.

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Réponse

élevé

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Question

Vrai ou faux : Les " liaisons " d'hydrogène ne sont pas vraiment des liaisons.

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Réponse

Vrai

Montrer la question

Question

Pourquoi l'hydrogène est-il attiré par des atomes comme \( N \) , \( O \) ou \( F \) ? Sélectionne tous les cas qui s'appliquent

Montrer la réponse

Réponse

Ils ne sont pas très électronégatifs

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Question

Qu'est-ce que les paires solitaires ?

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Réponse

Les paires solitaires sont des paires d'électrons qui ne participent pas à la liaison. Ces électrons sont des électrons de valence, ce qui signifie qu'ils se trouvent dans la couche électronique la plus externe de l'atome et dans le niveau d'énergie le plus élevé. 

Montrer la question

Question

Vrai ou faux : La liaison hydrogène ne peut se produire qu'entre molécules.

Montrer la réponse

Réponse

Vrai

Montrer la question

Question

L'hydrogène peut-il participer à la liaison hydrogène, s'il n'est lié qu'au carbone ?

Montrer la réponse

Réponse

Oui, le carbone est suffisamment électronégatif pour provoquer un dipôle.

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Question

Qu'est-ce qu'une liaison hydrogène ?

Montrer la réponse

Réponse

Les liaisons hydrogène sont de faibles liaisons chimiques intermoléculaires de nature électrostatique qui tendent à s'établir entre un atome d'hydrogène lié par covalence à un petit atome fortement électronégatif (par exemple \( F \) , \( O \) , \( N \) ) et un autre atome du même type d'une molécule voisine. 

Montrer la question

Question

Qui est responsable du point d'ébullition des molécules ?

Montrer la réponse

Réponse

Liaisons hydrogène

Montrer la question

Question

L'électronégativité d'un atome ______ lorsque tu te déplaces de gauche à droite le long d'une période du tableau périodique. 

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Réponse

augmente

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Question

Quel élément subit les forces de van der Waal les plus fortes entre les atomes ?

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Réponse

Argon

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Question

Complète la phrase suivante : Une liaison polaire est formée par _______.

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Réponse

Deux atomes du même élément.

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Question

Lesquelles des molécules suivantes ont un moment dipolaire global ?

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Réponse

\( BF_3 \)

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Question

Lesquelles des molécules suivantes ont un moment dipolaire global ?

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Réponse

\( BF_3 \)

Montrer la question

Question

Complète la phrase : Lorsque la taille des molécules augmente, la force des forces de van der Waals entre les molécules _______.

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Réponse

Reste la même

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Question

Qu'est-ce que les forces de Van der Waals ? 

Montrer la réponse

Réponse

Il s'agit de forces très faibles, dont le rayon d'action est court et dont l'intensité diminue rapidement avec la distance.

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Question

Que signifie la force intermoléculaire ?

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Réponse

Entre les molécules

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Question

Les forces intermoléculaires sont plus fortes que les forces intramoléculaires ?

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Réponse

Vrai

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Question

Quel type de forces sont les forces de Van der Waals ?

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Réponse

Forces intermoléculaires

Montrer la question

Question

Cite les propriétés des forces de Van der Waals :

Montrer la réponse

Réponse

Définir les propriétés physiques et chimiques d'un élément telles que le point d'ébullition et le point de fusion. 

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Question

Quels sont les deux types de forces de Van der Waals ?

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Réponse

Les forces de dispersion de London 

Montrer la question

Question

Les forces de dispersion de London sont des forces intermoléculaires qui se produisent entre deux molécules_________.

Montrer la réponse

Réponse

 non polaires

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Question

Les interactions dipôle-dipôle sont comparables aux forces de dispersion de London, sauf qu'elles ne se produisent que entre __________.

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Réponse

des molécules à dipôle fixe.

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Question

Les interactions dipôle-dipôle sont-elles polaires ou apolaires ?

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Réponse

Polaires

Montrer la question

Question

Plus le nombre d'électrons est ______, plus il y a de chances que des dipôles instantanés se forment. 

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Réponse

élevé

Montrer la question

Question

Les molécules longues et non ramifiées ont des forces de Van der Waals plus ________ que les molécules courtes et ramifiées. 

Montrer la réponse

Réponse

fortes

Montrer la question

Question

Plus les molécules/atomes sont éloignés les uns des autres, plus leurs interactions sont _______.

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Réponse

faibles

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Question

Laquelle des molécules suivantes possède les forces intermoléculaires les plus faibles ?

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Réponse

\( Cl_2 \)

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Question

Quel élément subit les forces de van der Waal les plus fortes entre les atomes ?

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Réponse

Hélium

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Question

Quels éléments peuvent former des liaisons hydrogène ?

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Réponse

\( F \)

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Question

Laquelle des molécules suivantes possède les forces intermoléculaires les plus fortes ?

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Réponse

\( N_2 \)

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Question

Complète la phrase suivante : Une liaison polaire est formée par _______.

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Réponse

Un gros atome et un petit atome.

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Question

Que sont les forces intermoléculaires ?

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Réponse

Les forces entre les molécules.

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Question

Les forces intramoléculaires sont beaucoup plus _____ que les forces intermoléculaires.

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Réponse

fortes

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Question

______ est le type de force intermoléculaire le plus puissant ?

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Réponse

La force de Van der Waals.

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Question

__________est le type de force intermoléculaire le plus faible. 

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Réponse

La force de Van der Waals

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Question

L'oxygène est beaucoup plus ___________ que l'hydrogène.

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Réponse

électronégatif 

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Question

Dans la molécule d'eau, L'oxygène attire la paire d'électrons de liaison vers lui et devient \( - \delta \).

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Réponse

L'oxygène

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Question

Prédis lesquelles des molécules suivantes peuvent former des liaisons hydrogène.

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Réponse

\( CH_3COOH \)

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Question

L'hexane est une molécule plus grande que le propane et possède donc ____ d'électrons.

Montrer la réponse

Réponse

plus

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Question

Complète la phrase : Lorsque la taille des molécules ________, la force des forces de van der Waals entre les molécules augmente  .

Montrer la réponse

Réponse

augmente

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Question

Les molécules apolaires sont composées d'atomes qui ont une valeur d'électronégativité _________.

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