La cohésion de la matière à l'état solide
Qu’est-ce qui conditionne l’état physique d’une substance à la température ambiante ordinaire ? Pourquoi cet état diffère-t-il d’une substance à une autre ? à température autour de 20°C
• l’eau et l’éthanol sont à l’état liquide,
• le dioxygène et le diazote sont à l’état gazeux, • le chlorure de sodium (sel) est à l’état solide
Pourquoi l'état physique d'une substance change-t-il avec la température ?
I- les états de la matière : animation ENT
Etat solide : Les molécules d'un solides sont très rapprochées, liés et ordonnées. Elles ne peuvent se mouvoir qu'autour de leur position d'équilibre.
Etat liquide : Les molécules d'un liquide sont rapprochées, peu liées et désordonnées. Elles peuvent se mouvoir avec plus d'aisance qu'à l'état solide.
Etat gazeux : Les molécules d'un gaz sont très espacées, non liées, très désordonnées et en mouvement permanent.
L'état physique d'un corps est un bras de fer entre agitation thermique et forces de cohésion des molécules qui le constituent.
II- Cohésion des solides ioniques
Un solide ou cristal ionique est constitué d’anions et de cations régulièrement disposés dans l’espace. Il est électriquement neutre.
Formule statistique : NaCl et CaF2
La cohésion du solide ionique est due à l’interaction électrostatique (interaction de Coulomb) existant entre les ions de charges contraires.
III- Cohésion des solides moléculaires
Un solide (ou cristal) moléculaire est un assemblage compact et ordonné de molécules.
La cohésion des solides moléculaires est nettement moins forte que celle des solides ioniques, elle est assurée par des interactions entre dipôle électriques.
- les interactions de Van Der Waals - les liaisons hydrogène
Na Cl
-1-Polarité d'une molécule a. Électronégativité d’un élément
C’est la tendance d’un élément à attirer vers lui le doublet d’une liaison covalente. Echelle d'électronégativité H 2,1 He 0 Li 1,0 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0 Ne 0 Na 0,9 Mg 1,2 Al 1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl 3,0 Ar 0 b. Polarité d’une liaison
Une liaison covalente est polarisée lorsque les deux atomes liés ont des électronégativités différentes.
L'atome le plus électronégatif attire vers lui le nuage électronique et se retrouve avec un excès de charge négative représenté par δ-, l'autre atome a donc un déficit
de charge négative représenté par δ+
Lorsqu'une liaison est polarisée (charge δ- et charge δ+), on traduit cette polarité en représentant le
moment dipolaire par une flèche allant de la charge - vers la charge +.
c- Polarité d’une molécule
• Molécule diatomique A -- B • Si A=B, elle est apolaire • Si A≠B, elle est polaire
• Molécule polyatomique
• Le moment dipolaire résultant est lié à la géométrie de la molécule.
2- Les interactions de Van Der Waals
Les interactions de Van der Waals sont des interactions entre dipôles électriques. - Interactions entre dipôles permanents comme
dans un cristal de chlorure d’iode ICl
- Interactions entre dipôles instantanés comme dans un cristal de diiode I2
3- Les liaisons hydrogène
Les liaisons hydrogène sont du même type que les liaisons de Van Der Waals mais accentuées par la présence de doublets non liants sur les atomes de O, N, F, Cl qui vont interagir avec les atomes d'hydrogènes des molécules.
Application : L’existence de ces liaisons explique que le méthanol soit à l’état liquide à 25°C alors que l’éthane, de masse molaire identique, est gazeux.
δ- δ+ 2δ -δ+ 2δ+ δ- δ -δ+