Comment les molécules polaires et non polaires interagissent-elles?

Les molécules polaires et non polaires se retrouvent dans les substances covalentes. Certaines molécules covalentes ont la capacité de se polariser et d'autres non. Les molécules polaires et les molécules non polaires interagissent de différentes manières. Les molécules polaires interagissent entre elles par des forces telles que les interactions dipôle-dipôle, tandis que les molécules non polaires interagissent les unes avec les autres par le biais des forces de dispersion de London. Voyons en quoi ces molécules diffèrent les unes des autres dans la nature et comment elles interagissent les unes avec les autres.

Cet article explique,

1. Que sont les molécules polaires??
       - Définition, caractéristiques et exemples
2. Que sont les molécules non polaires??
       - Définition, caractéristiques et exemples
3. Comment les molécules polaires et non polaires interagissent-elles??

Que sont les molécules polaires

Les molécules polaires sont le résultat d'électrons dispersés asymétriquement dans une molécule. Une liaison covalente est formée en partageant deux électrons entre deux atomes. Ces atomes peuvent être du même élément ou de deux éléments différents. Lorsque deux éléments différents sont impliqués, ils peuvent avoir des électronégativités similaires (la capacité d'attirer des électrons) ou des électronégativités différentes. Si la différence d'électronégativité entre deux atomes est de 0.4<, there is a great tendency for the more electronegative atom to pull the shared pair of electrons towards itself. Hence, there will be a slight negative charge (δ-) induced upon it, leaving the other atom slightly positive (δ+). This process is called polarisation.

Figure 1: dipôle permanent d'une molécule d'eau

La molécule d’eau est un bel exemple de molécule polaire. La différence d'électronégativité entre O et H est de 1,5; par conséquent, la paire d'électrons partagés est davantage attirée vers l'atome d'oxygène, qui est plus électronégatif. Par conséquent, on dit que la molécule d'eau est polarisée.

L’ammoniac est un autre exemple de molécule polaire.₃), Hydrogène sulfuré (H₂S) et dioxyde de soufre (SO₂).

Que sont les molécules non polaires?

Les molécules non polaires ont des électrons distribués symétriquement; par conséquent, il n'y a pas de séparation de charge. En gros, cela se produit lorsque deux atomes d’électronégativité similaire se rejoignent pour former une liaison covalente. Par conséquent, la paire d'électrons qu'ils partagent n'est presque pas polarisée vers aucun des atomes participants. Aucune séparation de charge ne peut être vue dans de telles molécules. Cependant, même en cas de séparation des charges, la forme de certaines molécules annule les charges. CO₂ est un exemple typique.

Figure 2: Structure de Lewis du dioxyde de carbone

Même s'il existe une différence d'électronégativité suffisante entre les atomes de C et O pour pouvoir prétendre à une liaison polaire, les charges sont annulées en raison de la forme linéaire de la molécule, ce qui donne un dipôle net de zéro. Par conséquent, la molécule de dioxyde de carbone est considérée comme une molécule non polaire.

Des exemples de composés non polaires sont principalement des molécules de gaz diatomiques telles que N₂, Cl₂ et O₂. Les liquides hydrocarbonés sont également non polaires la plupart du temps. Le toluène, l’essence, le pentane et l’hexane en sont quelques exemples..

Comment les molécules polaires et non polaires interagissent-elles?

Les deux types de molécules interagissent différemment.

Comment les molécules polaires interagissent-elles entre elles

Figure 3: Interaction dipole-dipole entre deux molécules de HCl

Les molécules polaires interagissent les unes avec les autres par des forces telles que les interactions dipôle-dipôle. Il a été discuté précédemment que les molécules polaires ont une distribution de charge inégale due à une dispersion asymétrique des électrons. Par conséquent, l'extrémité légèrement positive d'une molécule polaire est attirée vers l'extrémité légèrement négative d'une autre molécule. La figure ci-dessus (3) montre clairement l'interaction.

L'atome H légèrement positif d'une molécule est attiré vers l'atome Cl légèrement négatif de la deuxième molécule. La force d'attraction entre les deux molécules est connue sous le nom d'interaction dipôle-dipôle.

Il y a un type particulier d'interaction dipôle-dipôle qui s'appelle liaison hydrogène. Cette interaction implique un donneur d'hydrogène, qui est un atome hautement électronégatif d'une molécule qui donne son hydrogène pour former une liaison avec un autre atome hautement électronégatif avec un seul couple d'électrons, provenant d'une autre molécule. Ce dernier s'appelle un accepteur d'hydrogène. La figure suivante (4) illustre la liaison hydrogène dans l'eau.

Figure 4: Liaison hydrogène dans l'eau

L'atome d'oxygène marqué B accepte l'hydrogène de l'atome d'oxygène A et établit une liaison entre les deux molécules d'eau. L'atome d'oxygène A est le donneur d'hydrogène alors que l'atome d'oxygène B est l'accepteur d'hydrogène.

Comment les molécules non polaires interagissent-elles entre elles

Les molécules non polaires ne peuvent pas former d'interactions dipôle-dipôle. Au lieu de cela, ils interagissent les uns avec les autres en formant des forces de dispersion londoniennes.

Les électrons d'une molécule se déplacent de manière aléatoire. Lorsque les électrons sont collectés vers une extrémité de la molécule non polaire, une légère charge négative est induite à cette extrémité particulière. Cela rend l'autre extrémité de la molécule légèrement positive. Cela conduit à une séparation temporaire de la charge de la molécule. Lorsqu'une autre molécule non polaire arrive dans le voisinage, la première molécule a également la capacité d'induire un dipôle sur la dernière. Cela est dû à la répulsion d'accusations similaires.

La densité électronique de l'extrémité négative de la molécule A repousse les électrons de l'extrémité adjacente de la molécule B, induisant une charge positive sur cette extrémité. Ensuite, un lien faible est formé au cours des deux extrémités.

Interaction entre les molécules polaires et non polaires

Les dispersions de London sont appelées beaucoup plus faibles que les forces dipolaires-dipolaires des molécules polaires. Par conséquent, la tendance des molécules polaires à interagir avec des molécules non polaires est minimale. Parce que l’énergie libérée par la formation de forces de dispersion entre les molécules polaires et non polaires ne suffit pas à rompre les fortes interactions dipôle-dipôle entre les molécules polaires. Par conséquent, les solutés non polaires ne peuvent pas être dissous dans des solvants polaires.

Référence: 

Kurtus, Ron. "Molécules polaires et non polaires." Comprendre la chimie: une école pour les champions. N.p., n.d. Web. 07 février 2017. «Pourquoi les composés polaires et non polaires ne se dissolvent-ils pas? Chimie Stack Exchange. N.p., n.d. Web. 07 février 2017.

Courtoisie d'image:

“Dipoli acqua” de Riccardo Rovinetti - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

“Code de code à code-couleurs-2D-octets-dioxyde de carbone” Par Ben Mills - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia

“Dipole-dipole-interaction-in-HCl-2D” de Benjah-bmm27 - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia

“Liaison hydrogène dans l'eau 2D” (domaine public) via Commons Wikimedia