CHAPITRE 9 : COHESION DES SOLIDES IONIQUES ET MOLECULAIRES

 

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

 

I.             Les états de la matière

II.           Molécules polaires

III.        Cohésion des solides

IV.          Transferts thermiques

 

 

I.         LES ETATS DE LA MATIERE :

 

  1. Etats gazeux, liquide et solide :

 

 

  1. Solides ioniques et moléculaires :

 

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 : 

 

  1. Les solides ioniques :

 

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.

 

  1. Les solides moléculaires :

 

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

 

  1. Agitation thermique :

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.

 

  1. Transfert thermique et température :

 

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.

 

  1. Transfert thermique et changement d’état :

 

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)