Comment les forces de Van Der Waals détiennent-elles leurs molécules?

Les forces intermoléculaires sont les forces interactives qui agissent entre les molécules voisines. Il existe plusieurs types de forces intermoléculaires telles que les interactions fortes ion-dipôle, les interactions dipôle-dipôle, les interactions de dispersion de London ou les liaisons dipôles induites. Parmi ces forces intermoléculaires, les forces de dispersion de London et les forces dipolaires-dipolaires entrent dans la catégorie des forces de Van Der Waals. 

Cet article se penche sur,

1. Quelles sont les interactions dipole-dipole
2. Quelles sont les interactions de la dispersion de Londres
3. Comment les forces de Van Der Waals tiennent-elles les molécules ensemble

Quelles sont les interactions dipole-dipole

Lorsque deux atomes d’électronégativité différente partagent une paire d’électrons, l’atome le plus électronégatif tire la paire d’électrons vers lui-même. Par conséquent, il devient légèrement négatif (δ-), induisant une charge légèrement positive (δ +) sur l’atome le moins électronégatif. Pour que cela se produise, la différence d'électronégativité entre deux atomes doit être> 0,4. Un exemple typique est donné ci-dessous:

Figure 1: Exemple d'interactions dipole-dipole

Cl est plus électronégatif que H (différence d'électronégativité de 1,5). Par conséquent, la paire d'électrons est plus polarisée en direction de Cl et devient δ-. Cette extrémité δ- de la molécule attire l'extrémité δ + d'une autre molécule, formant une liaison électrostatique entre les deux. Ce type de liaison est appelé liaison dipole-dipôle. Ces liaisons sont le résultat de nuages ​​électriques asymétriques autour de la molécule.

Les liaisons hydrogène sont un type particulier de liaisons dipôles-dipôles. Pour qu'une liaison hydrogène se produise, un atome hautement électronégatif doit être lié à un atome d'hydrogène. Ensuite, la paire d'électrons partagés sera attirée vers l'atome le plus électronégatif. Il devrait y avoir une molécule voisine avec un atome hautement électronégatif qui contient une paire d'électrons isolée. Ceci est appelé l'accepteur d'hydrogène qui accepte les électrons d'un donneur d'hydrogène.

Figure 2: Liaison hydrogène

Dans l'exemple ci-dessus, l'atome d'oxygène de la molécule d'eau se comporte comme le donneur d'hydrogène. L'atome d'azote de la molécule d'ammoniac est l'accepteur d'hydrogène. L'atome d'oxygène dans la molécule d'eau donne un hydrogène à la molécule d'ammoniac et crée une liaison dipolaire avec celle-ci. Ces types de liaisons sont appelées liaisons hydrogène.

Quelles sont les interactions de la dispersion de Londres?

Les forces de dispersion de London sont principalement associées à des molécules non polaires. Cela signifie que les atomes participant à la formation de la molécule ont une électronégativité similaire. Par conséquent, il n'y a pas de charge formée sur les atomes.

La raison des dispersions de London est le mouvement aléatoire des électrons dans une molécule. Les électrons peuvent être trouvés à n'importe quelle extrémité de la molécule à n'importe quel moment, rendant cette extrémité δ-. Cela rend l'autre extrémité de la molécule δ +. Cette apparition de dipôles dans une molécule peut induire des dipôles dans une autre molécule.

Figure 3: Exemple des forces de dispersion de London

L'image ci-dessus montre que l'extrémité δ- de la molécule sur la gauche repousse les électrons de la molécule proche, induisant ainsi une légère positivité à cette extrémité des molécules. Cela entraîne une attraction entre les extrémités de deux molécules, chargées de façon opposée. Ces types d’obligations sont appelées obligations de dispersion de Londres. Celles-ci sont considérées comme le type d'interaction moléculaire le plus faible et peuvent être temporaires. La solvatation de molécules non polaires dans des solvants non polaires est due à la présence de liaisons de dispersion de London.

Comment les forces de Van Der Waals détiennent-elles leurs molécules?

Les forces de Van Der Waals mentionnées ci-dessus sont considérées un peu plus faibles que les forces ioniques. Les liaisons hydrogène sont considérées beaucoup plus fortes que les autres forces de Van Der Waals. Les forces de dispersion de London sont le type le plus faible des forces de Van Der Waals. Les forces de dispersion de London sont souvent présentes dans les halogènes ou les gaz rares. Les molécules flottent librement car les forces qui les maintiennent ne sont pas fortes. Cela leur fait prendre un gros volume.

Les interactions dipôle-dipôle sont plus fortes que les forces de dispersion de London et sont souvent présentes dans les liquides. Les substances dont les molécules sont maintenues ensemble par des interactions dipolaires sont considérées comme polaires. Les substances polaires ne peuvent être dissoutes que dans un autre solvant polaire.

Le tableau suivant compare et compare les deux types de forces de Van Der Waals.

Interactions dipole-dipole	Forces de dispersion de Londres
Formé entre des molécules avec des atomes d’une large différence d’électronégativité (0.4)	Les dipoles sont induits dans les molécules par une distribution asymétrique d'électrons se déplaçant de manière aléatoire.
Beaucoup plus fort comparativement et d'énergie	Comparativement plus faible et peut être temporaire
Présent dans les substances polaires	Présent dans les substances non polaires
Eau, p-nitrophényle, alcool éthylique	Halogènes (Cl2, F2), gaz nobles (He, Ar)

Cependant, les forces de Van Der Waals sont plus faibles que les liaisons ioniques et covalentes. Donc, il n'a pas besoin de beaucoup d'énergie pour être cassé.

Référence:
1. «Interactions dipole-dipole - Chimie. ”Socratic.org. N.p., n.d. Web. 16 février 2017.
2. «Forces de Van der Waals». LibreTexts Chimie. Libretexts, 21 juillet 2016. Web. 16 février 2017.

Courtoisie d'image:
1. “Dipole-dipole-interaction-in-HCl-2D” de Benjah-bmm27 - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia
2. “Wikipedia HDonor Acceptor” de Mcpazzo - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia