Thème 1 : Cohésion de la matière / AP4
Si les molécules du solide moléculaire sont arrangées de façon ordonnée, il est cristallin (cas de la glace, du sucre) sinon il est dit amorphe polymères) Les solides moléculaires Un solide moléculaire est un solide constitué de molécules. amorphe (cas du verre et des
La cohésion des solides moléculaires est assurée par deux types d interactions moléculaires les liaisons hydrogène les interactions de Van der Waals
Les interactions de Van der Waals Dans les molécules, les électrons n ont pas de position définie et sont en mouvement incessant autour des noyaux au sein du nuage électronique. À un instant donné, ces électrons peuvent être plus proches de l un des noyaux de la molécule que d un autre cela crée une déformation du nuage électronique avec un excédent d électrons d un coté (coté devenant momentanément négatif) et un défaut d électrons de l autre (coté devenant momentanément positif)
Des interactions électrostatiques apparaissent alors entre les molécules. Ces interactions changent à tout instant, mais leurs effets sont permanents
Les interactions entre les molécules qui assurent la cohésion des solides moléculaires sont appelées interactions de Van der Waals ; elles sont d'autant plus importantes que les molécules sont volumineuses. Les interactions de Van der Waals sont de type électrostatique et se manifestent à courte distance; les valeurs des forces sont faibles.
La liaison hydrogène Dans certains cas, des interactions attractives supplémentaires s ajoutent aux interactions de Van der Waals : ce sont les liaisons hydrogène δ δ + La liaison hydrogène intervient lorsque dans une molécule, l'atome d'hydrogène est uni à un atome A très électronégatif (O, N, F)
Il s'ensuit que l'unique électron de l'hydrogène se déplace vers l'atome A, ce qui fait de l'hydrogène un pôle positif capable d'attirer le doublet libre d'un autre atome électronégatif B d'une molécule voisine δ δ + Cette attraction est purement de nature électrostatique. L'atome H assure ainsi, comme un pont, la liaison entre l'atome A et l'atome B d'une autre molécule.
La liaison hydrogène est une interaction électrostatique attractive. Elle se forme lorsqu un atome d hydrogène lié à un atome très électronégatif (N, O, F), interagit avec un atome également très électronégatif, d une autre molécule, et porteur d un doublet non liant δ δ +
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A l intérieur de l eau, toutes les molécules polaires 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 d elles. Il en résulte des forces d attractions dirigées vers le centre, vers l intérieur du liquide. Les forces liant les molécules d'eau étant fortes, la pellicule d'eau au dessus du bord a un comportement élastique. La surface a alors une certaine résistance envers l extérieur
L existence de ces forces attractives permet d expliquer: pourquoi les insectes peuvent marcher sur l eau pourquoi un objet léger peut se maintenir à la surface de l eau
pourquoi les gouttes d eau ont une forme sphérique pourquoi il est possible de verser de l eau dans un récipient en dépassant ses bords
Les liaisons hydrogène permettent également d expliquer la contraction des volumes dans le cas d un mélange eaualcool
Indiquer, en pointillés, la liaison hydrogène reliant les molécules suivantes
Les liaisons hydrogènes sont plus intenses que les liaisons de Van der Waals mais beaucoup moins intense qu une liaison covalente.
Dissolution d un composé moléculaire Voir TP Dissolution d un soluté polaire dans un solvant polaire OH HO HO 2 2 O HO O OH C OH O 2 OH OH dissolution du sucre dans l eau
O 2H O H H O H HO O HO 2 OH O O H OH H HO H H H O H O C H H OH O 2 O H H OH OH dissolution du sucre dans l eau
Les solutés moléculaires polaires sont très solubles dans les solvants polaires grâce aux liaisons hydrogène qui s établissent entre les molécules de soluté et de solvant Dissolution d un soluté apolaire dans un solvant apolaire Les solutés moléculaires apolaires ou peu polaire sont généralement solubles dans les solvants apolaires grâce aux liaisons de Van der Waals qui s établissent entre les molécules de soluté et de solvant