Cohésion de la matière à l'état solide

I Cohésion des solides ioniques

Voir: La géométrie des molécules

1) Rappel: les ions

a) Monoatomique

-Cation: atome qui a perdu des électrons il a une charge positive

-Anion: atome qui a gagné des électrons, il a une charge négative

Tableau à venir

b) Polyatomiques

-Il existe aussi des ions polyatomiques

Exemple: HO^- (ion sulfate), CO₃^2- (ion carbonate)

c) Charge des ions

-Les charges portées par les ions sont des multiples de la charge élémentaire e

➥Les charges sont des nombres entiers

2) Structure

-Un solide ionique (= cristal ionique) est composé d'un empilement compact régulier de cation et d'anion (assimilés à des sphères solide)

-Chaque ion s'entoure d'ions de charge opposés

-Le solide ionique est neutre (=autant de charges positives que de charges négatives)

REMARQUE: les ions et cations peuvent s'empiler différemment selon la nature des cristaux

-La cohésion d'un solide ionique est assurée par l'interaction électrostatique attractive entre les ions de charges opposées

➥On parle de liaisons ioniques

➨La cohésion d'un solide ionique respecte la loi de Coulomb (F = k*|q*qu'|/d²)

REMARQUE: les ions sont disposé de tel façon que la répulsion entre ions de même charge est inférieur à attractivité entre ions de signe contraire

Dissolution de composé ionique

3) Nom et formule ioniques

-La formule d'un solide ionique donne la nature et la proportion des ions du solide ionique

➥La formule comporte le nombre minimale d'anion et de cations qui assurent la neutralité électrique du solide ionique

-Le nombre de cation et d'anion est indiqué en indice, la formule commence toujours par celle du cation

-Son nom commence par celui de l'anion, suivi de celui du cation avec "de" entre les deux

II Polarité d'une liaison

1) Electronégativité d'un élément chimique

-La pair d'électron qui forme une liaison covalente entre 2 atomes A et B se répartissent de manière symétrique entre les 2 atomes

-Il y a électronégativité si un atome attire ces électrons à lui

➥Un atome A est plus électronégatif qu'un atome B S'il attire à lui les électrons de la liaison covalente A-B

L'électronégativité change selon la position des éléments dans le tableau périodique

-Elle augmente de gauche à droite dans une ligne (période)

-Elle augmente de bas en haut dans une colonne (famille

2) Liaison polaire

-Liaison covalente qui relie un atome plus électronégatif que l'autre

-Un atome A est plus électronégatif qu'un atome B

➥A porte un excès de charges négatives -q

➥B porte un défaut de charge négative +q

REMARQUE: +q et -q sont des fractions de la charge élémentaire e, elles ne sont donc pas entières

Trois type de liaison entre deux atomes:

-Liaison covalente apolaire (=non polaire)

➥2 atomes identiques ou dont la différence d'électronégativité est faible

➨Les doublets de la liaison sont répartis équitablement

-Liaison covalente polaire

➥2 atomes dont la différence d'électronégativité est moyenne ou forte

➨Le doublet est plus proche de l'atome le plus électronégatif

la liaison ionique

➥2 atomes dont la différence d'électronégativité est très forte

➨Le doublet est absorbé par l'atome le plus électronégatif

➨Les 2 atomes deviennent des ions

REMARQUE: ces ions portent des charges entières multiples de e

3) Représentation symbolique d'une liaison covalente polaire: le moment dipolaire

Un dipôle électrique est constitué de 2 charges opposes -q et +q, charges ponctuelles distance de d

Le Moment dipolaire:

-Colinéaire à la liaison covalente

-Orienté du pôle - vers le pôle +

-Unité: debye (D)

-Plus la différence d'électronégativité est élevée entre les 2 atomes, plus la liaison est polarisée, plus le moment dipolaire est élevé

4) Polarité d'une molécule

Une molécule est polaire si les polarités de ses liaisons ne se compensent pas

➨La somme vectorielle des moments dipolaire est différente de 0

REMARQUE: on doit donc connaître la forme géométrique de la molécule pour savoir si elle est polaire ou non

III Comment interpréter la cohésion des solides moléculaires

Voir le chapitre sur les interactions fondamentales

Cohésion des solides moléculaires < cohésion des cristaux ioniques

➥Température de fusion des solides moléculaire <température fusion des solide ionique

➨Interactions entre molécules des solides moléculaire < interaction électrique entre ions d'un solide ionique

1) Les solides moléculaires

-Constitué de molécules disposées régulièrement dans l'espace

-La cohésion de ces solide est assurée par:

Les interactions de Van der Waals

Les liaisons hydrogènes

2) Les interactions de Van der Waals

-Ce sont des interactions entre dipôles électriques

3) Les liaisons hydrogènes

-S'ajoutent aux interactions de Van der Walls

-Se créent quand un atome d'hydrogène liée à un atome A très électronégatif interagit avec un atome B très électronégatif et porteur d'un doublet non liant

-Les atomes A et B sont essentiellement des atomes de fluor (F), oxygène (O), azote (N)

-Toutes molécules qui possèdentun groupe -O-H: a des liaisons hydrogènes qui participent à la cohésion du solide

➥Les molécules qui ont des liaisons hydrogènes ont une cohésion plus forte

➨Température d'ébullition plus élevée

REMARQUE: les liaisons hydrogènes peut se créer entre des molécules d'espèces liquides

IV Que se passe-t-il lors d'un changement d'état

-Quand on chauffe un corps pur, l'énergie thermique peut:

-Élever la température avec rupture d'interaction intermoléculaire et augmentation de l'agitation des molécules

-Provoquer un changement d'état avec rupture d'interactions intermoléculaires, la température reste constante

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