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A] Le solide ionique :
1°) Réseau cristallin : Empilement régulier d’ions.
Rappel :
Un cube possède : 8 sommets , 6 faces , 12 arêtes, 1 centre .
Un ion au sommet est partagé entre 8 mailles : il compte pour : 1/8
Un ion au milieu d’une face est partagé entre 2 mailles : il compte pour : 1/2 Un ion au milieu d’une arête est partagé entre 4 mailles : il compte pour : 1/4 Un ion dans la maille, il est propre à la maille et il compte pour : 1
2°) Étude du chlorure de sodium :
Anion : ion chlorure Cl-.
Cation : ion sodium Na+.
Coordinence : 6-6, nombre d’ion voisins les plus proches.
Nombre d’anions par maille : sommets du cube et milieux des faces
8/8 + 6/2 = 4 anions par maille
Nombre de cations par maille : milieux des arêtes et centre du cube
12/4 + 1 = 4 cations par maille Formule : NaCl proportion un anion pour un cation.
3°) Étude du fluorure de calcium (fluorine) :
Anion : ion fluorure F -
Cation : ion calcium Ca 2+
Réseau cristallin qui s’appuie sur le cation
Nombre de cations par maille : sommets du cube et centre des faces
8/8 + 6/2 = 4 cation par maille
Nombre d’anions par maille : cube intérieur
8 ions fluorure F- par maille.
Un cation pour 2 anions, formule statistique : CaF2.
Solide ionique
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B] Molécules polaires : 1°) Électronégativité :
Tendance d’un atome à attirer les électrons d’une liaison vers lui.
Les éléments les plus électronégatifs sont en haut à droite de la classification.
Exemple :
La molécule de chlorure d’hydrogène : H Cl Charges partielles : δ + δ - Le chlore est plus électronégatif que l’hydrogène.
2°) Le moment dipolaire :
La dissymétrie de la répartition de la charge au sein de la molécule diatomique, est à l’origine de la polarisation de la liaison, la molécule constitue un dipôle électrique.
On lui attribue un moment dipolaire, notation p (X-Y), unité : Debye, symbole : D.
Exemple : le chlorure d’hydrogène moment dipolaire p (H-Cl) = 1,1 D,
Chlorure d’hydrogène :
H Cl, molécule polaire.
p
Le moment dipolaire d’une liaison est une grandeur vectorielle, colinéaire à la liaison entre les deux atomes, il est orienté de l’atome le plus électronégatif vers l’atome le moins
électronégatif.
La valeur du moment dipolaire est d’autant plus grande que la charge est élevée et que la distance entre atomes est grande.
Données :
Exercice : représenter : p (O-H)
p (H-F)
3°) Polarité d’une molécule :
Pour une molécule polyatomique, le moment dipolaire est la somme géométrique des moments dipolaires associés aux liaisons.
Exemple :
Dioxyde de carbone CO2 : L’oxygène est plus électronégatif que le carbone O C O Charges partielles : δ - 2δ + δ -
Somme des moments dipolaires :
p1 p2
O C O p1 + p2 = 0 Remarque : les molécules formées d’atomes identiques ne sont pas polaires.
H
2,2 He
Li 1,0
Be 1,5
B 2,0
C 2,5
N 3,0
O 3,5
F 4,0 Ne Na
0,9 Mg 1,2
Al 1,5
Si 1,8
P 2,1
S 2,5
Cl 3,2 Ar
Liaison : Valeur du moment dipolaire Debye (D) O-H p (O-H) = 1,5 D H-F p (H-F) = 1,8 D H-I p (H-I) = 0,44 D I-Cl p (I-Cl) = 1,5 D C=O p (C=O) = 2,3 D
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2°) La molécule d’eau : Formule : H2O
Représentation de Lewis : H O H Ne permet pas d’établir la polarité de la molécule.
Représentation de Cram : molécule coudée α = 105°
O G -
H H Les barycentres ne se correspondent pas la molécule est polaire.
G+
O
p1 p2
H p H
p1 + p2 = p non nul, la molécule est polaire.
Polarité de l’eau Exercice : l’eau est une molécule angulaire, l’angle HOH =105°, calculer la valeur du moment
dipolaire de la molécule, de même avec le dioxyde de carbone CO2 qui est linéaire.
y Réponse : p(H2O) = 2 . p(O-H) . cos (105°: 2) p1(O-H) H
p(H2O) = 2 x 1,5 . cos (52,5°) 105°
p(H2O) = 1,8 D. O x
p(H2O) = p1(O-H) + p2(O-H) p2(O-H) H
p(CO2) = 0 D, la somme des moments dipolaires est nulle.
C] Dissolution d’un solide ionique dans un solvant polaire :
La solution est réalisée par mise en solution d’un soluté ionique dans un solvant.
1°) Polarité du solvant :
Un solvant constitué de molécules polaires est polaire.
Un solvant constitué de molécules apolaires est apolaire.
Les solvants dont les molécules sont constituées d’atomes de carbone et d’hydrogène sont apolaires.
2°) Étapes de dissolution :
Un solide ionique est soluble dans un solvant polaire, tel l’eau, on obtient des solutions contenant des ions, conductrices du courant électrique bien qu’électriquement neutres, la charge des cations compensant la charge des anions, ces solutions sont dites
électrolytiques.
Le solide ionique se dissocie en ses ions, puis ces ions sont solvatés par interaction avec les molécules de solvant et se dispersent dans la solution.
Dissociation Solvatation Dispersion.