PREREQUIS :
v Une molécule
est électriquement neutre.
v Une liaison
covalente est la mise en commun de deux électrons par deux atomes.
v Un corps pur
peut exister sous trois états physiques : solide, liquide et gazeux. Le
passage d’un état physique à un autre est une transformation physique.
COURS : Cohésion des solides ioniques et moléculaires
IV.
Transferts
thermiques
I.
LES ETATS DE
Exemple : Le solide ionique chlorure de sodium NaCl (s) est constitué d’ions Na+ et
Cl-
Exemple : Le diidoe I2
(s) est constitué de molécules de diiode I2.
II. LES
MOLECULES POLAIRES :
1. Polarité d’une
liaison et dipôle électrique :
Dans les
solides moléculaires, les atomes sont liés par des liaisons covalentes. Lorsque
les deux atomes sont identiques, la paire d’électrons formant la liaison est
répartie de manière symétrique entre les deux atomes. Cependant, certains
atomes ont plus ou moins tendance à attirer les électrons de la liaison
covalente à eux : on dit que ces atomes sont plus électronégatifs.
Dans ce
cas, le doublet d’électron n’est pas localisé entre les deux atomes mais il est
plus fortement attiré par un atome que par l’autre : Il se forme alors
un dipôle électrique : c’est un ensemble
de deux charges électriques q, égales et de signes contraires, placées à une
distance fixe l’un de l’autre. La
liaison est alors appelée liaison covalente polarisée.
Une
liaison A – B polarisée est notée A - B
+d -d
L’électronégativité
varie avec la place d'un élément dans la classification périodique.
·
Sur
une ligne, de gauche à droite, l’électronégativité augmente.
·
Sur
une colonne, de bas en haut, l’électronégativité augmente.
Le fluor (F) est l’élément le plus électronégatif
et le césium (Cs) est l’élément le moins électronégatif.
Une
liaison est polarisée si les deux atomes ont des électronégativités
différentes. Plus la différence d’électronégativité est importante, plus la
liaison est polarisée.
2. Polarité d’une
molécule :
Une
molécule diatomique constituée de deux atomes identiques est apolaire.
Une
molécule diatomique constituée de deux atomes différents est polaire.
Une
molécule polyatomique est polaire :
·
si
elle présente une liaison polarisée.
·
et
si le barycentre de ses charges négatives n’est pas confondu avec celui de ses
charges positives.
Exemple :
·
La
molécule de chlorure d’hydrogène :
H - Cl :
+d -d
Il
apparaît donc deux pôles électriques différents et distincts aux extrémités de
la liaison H – Cl.
On dit que
cette liaison est polarisée. Il en résulte que la molécule HCl
présente un caractère dipolaire.
·
La
molécule de dioxyde de carbone :
-2d
O
= C =
O
-d +2d
-d
Ici, les
deux liaisons sont polarisées mais les deux barycentres sont confondus, la
molécule est apolaire.
III. COHESION DES
SOLIDES :
Dans
un cristal ionique, chaque ion s’entoure d’ions de signes opposés.
La cohésion des solides
ioniques est assurée par une interaction électrostatique selon la loi de
Coulomb.
L’empilement
des ions est tel que les attractions électriques entre anions et cations soient
maximales et les répulsions entre ions de même charge minimales. Les ions d’un
solide ionique étant fixes, il est un isolant électrique.
La
cohésion des solides moléculaires est assurée par deux types d’interactions
intermoléculaires :
-
les
interactions de Van der Walls ;
-
les
liaisons hydrogène.
a-
Les interactions de Van
der Walls :
Les interactions de Van de
Walls sont des interactions entre dipôles
électriques.
Exemple :
voir livre page 157
-
Molécule
de I – Cl : dipôle permanent
-
Molécule
de I2 : dipôle instantané
b-
La liaison
hydrogène :
Une liaison hydrogène se
forme lorsqu’un atome d’hydrogène, lié à un atome A très électronégatif,
interagit avec un atome B, également très électronégatif et porteur d’un
doublet non liant (O, N, Cl, F).
Cette liaison est notée en
pointillé et les trois atomes concernés sont alignés.
Ex :
Liaison hydrogène entre deux molécules d’eau :
La
liaison hydrogène correspond à une interaction électrostatique entre l’atome
d’hydrogène, qui porte un excès de charge partielle positive, et le doublet non
liant d’un atome O,N ou F.
Remarques :
IV. TRANSFERTS
THERMIQUES : A revoir je ne sais pas si je fais un autre chapitre
Les molécules ou les ions empilés dans un état
solide ne sont pas rigoureusement immobiles. Ils sont animés d’un mouvement de
vibration appelé agitation thermique.
Une
élévation de température est liée à une augmentation de l’agitation thermique
des molécules ou des ions.
Lorsque deux corps de
températures différentes sont mis en contact, le corps le plus froid reçoit de
l’énergie du corps le plus chaud par un transfert thermique. Le transfert cesse
quand les deux corps sont à la même température.
Lors d’un changement
d’état, la température d’un corps pur reste constante. Si un corps pur reçoit
de l’énergie par transfert thermique, alors il passe à un état moins ordonné
(du solide au liquide puis au gaz) ; il cède de l’énergie dans le cas
contraire (du gaz au liquide puis au solide)