Cohésion de la matière à l`état solide

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Cohésion de la
matière à l’état
solide
Le chlorure de sodium (sel de table) est un solide ou cristal
ionique qui contient des ions sodium Na+ (cations, de charge
+e) et des ions chlorures Cl- (anions, de charge –e).
I- Solides ioniques
L’électro-neutralité de la matière impose qu’il faut un ion Na+
pour un ion Cl- et la formule statistique de ce composé est
NaCl.
Cl-
Structure de NaCl,
modèle éclaté
compact
Na+
Le fluorure de
Chaque ion Cl- a, comme premiers voisins, 6 ions Na+
calcium (Ca2+ et F-) (attraction).
+ a, comme premiers voisins, 6 ions ClChaque
ion
Na
a pour formule:
(attraction).
CaF2
NaCl fond à 800 °C
© copyright 2014 - Jacques Ardissone
Dans un cristal ionique, chaque ion est entouré d’ions de
signes opposés. L’interaction électrostatique attractive entre
ces ions l’emporte et assure la cohésion du solide.
Cohésion de la
matière à l’état
solide
Soit la molécule, diatomique, hétéroatomique, de
chlorure d’hydrogène HCl:
II-Molécules polaires
Modèle moléculaire
compact
Modèle de Lewis
L’atome de chlore est plus avide d’électrons que l’atome
d’hydrogène et le doublet de liaison (doublet liant), n’est pas
partagé de façon égale entre les 2 atomes, il est plus proche de
l’atome de chlore.
Tout se passe comme si Cl portait une charge (-q) et H une
charge (+q).
On dit que la liaison H-Cl est polarisée ou encore que la
molécule HCl est polaire ou enfin que HCl constitue un
dipôle électrique.
Cohésion de la
matière à l’état
solide
Un dipôle électrique est l’ensemble de 2 charges ponctuelles
et opposées, séparées d’une distance d.
II - Molécules polaires
(suite)
Pour HCl, p = 1,1 D
Pour une molécule non
polaire (H2, Cl2, N2,
O2, CH4,CCl4 …
p=0
Un dipôle électrique est caractérisé par son moment dipôlaire
p , vecteur colinéaire à la liaison, qui va de la charge < 0 vers
la charge > 0. Sa norme est exprimée en debye (D).
Cohésion de la
matière à l’état
solide
III - Electronégativité
d’un atome
Dans la CPE
l’électronégativité
augmente de gauche à
droite et décroit de haut
en bas
L’électronégativité d’un atome A est un nombre qui
caractérise son aptitude à attirer vers lui le doublet de la
liaison qu’il réalise avec un atome B.
Liaison H-F, très
polarisée, plus
polarisée que H-Cl.
Liaison H-O plus
polarisée que H-Cl
mais moins que H-F.
Liaison C-H peu
polarisée.
Plus l’électronégativité est grande, plus l’atome attire le
doublet de liaison.
Une liaison A-B est polarisée si les atomes A et B n’ont pas la
même électronégativité.
Plus la différence d’électronégativité entre 2 atomes liés est
grande, plus la liaison sera polarisée et plus grand sera son
moment dipolaire.
Cohésion de la
matière à l’état
solide
Les interactions de Van
der Waals sont des
interactions entre
molécules polaires, elles
sont d’origine
électrostatiques.
IV-Cohésion des solides
moléculaires
Ce sont ces interactions qui assurent la cohésion des solides
moléculaires. Elles sont faibles et ont une très courte portée
dans l’espace.
Une autre force d’interaction entre molécules est la liaison
hydrogène, plus forte que
VdW, et qui assure la
cohésion de la glace,
par exemple.
Pour qu’il réalise une liaison hydrogène, il faut
que H soit lié à un atome A très électronégatif
(F,Cl,O,N…) et qu’il puisse interagir avec un
atome B, lui aussi très électronégatif et porteur
d’un doublet non liant.
Cohésion de la
matière à l’état
solide
V - Les 3 états physiques
de la matière
Changements d’état physique
Energie molaire de
changement d’état
en J.mol-1
L’énergie molaire de changement d’état est l’énergie
fournie ou cédée par mole de corps pur pour changer
d’état.
On l’exprime en joules par mole (J.mol-1)
Cohésion de la
matière à l’état
solide
Cycle de l’eau dans la
nature

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