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Classe 10

Forces intermoléculaires (van der Waals, liaison hydrogène)

Dispersion de London, attractions dipôle–dipôle et liaison hydrogène influencent ébullition, fusion et solubilité ; elles agissent entre particules, non comme liaisons covalentes internes.

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IntuitionIntuition : particules et changement

L’eau forme des gouttes sur certaines surfaces et bout bien plus haut que de petites molécules comparables. Les attractions intermoléculaires expliquent ces observations.

Chaque molécule dirige un atome H vers le doublet libre de l’oxygène voisin. Faites tourner le cycle pour voir les liaisons hydrogène en 3D.
Géométrie 3D coudée de l’eau (H2O, AX2E2), montrant deux doublets liants et deux doublets non liants.
Molécule d’eau (coudée, AX₂E₂) : les doublets libres de l’oxygène acceptent les liaisons hydrogène voisines.

ScolaireNiveau scolaire : modèles et règles

Définition: Idée clé

Les forces intermoléculaires sont des attractions entre molécules ou particules distinctes. Chacune est souvent plus faible qu’une covalence, mais leur somme influe fortement sur les propriétés macroscopiques.

Les forces de dispersion de London proviennent des fluctuations de densité électronique et existent dans toutes les particules. Elles croissent avec la polarisabilité et souvent la surface de contact.

Comparaison des attractions
ForceEntreTendance
Dispersion de Londontous les atomes et moléculescroît avec taille et polarisabilité
Dipôle–dipôledipôles permanentsplus forte que la dispersion à masse comparable
Liaison hydrogèneH lié à N/O/F et doublet libre de N/O/Fla plus forte des trois
H−O−H⋅⋅⋅O−H\ce{H-O-H\bond{...}O-H}

Exemple: Exemple résolu

Pourquoi l’eau, petite molécule, a-t-elle un point d’ébullition élevé ?

Solution

Les molécules d’eau forment de nombreuses liaisons hydrogène. L’ébullition les sépare sans rompre les covalences O–H internes.

Exemple: Deuxième exemple

NH₃ (M = 17) bout à −33 °C, PH₃ (M = 34) à −88 °C. Pourquoi ?

Solution

NH₃ forme des liaisons hydrogène alors que PH₃ n’a que de faibles forces de dispersion — malgré sa masse plus grande, les attractions sont plus faibles.

Des dipôles permanents s’attirent. La liaison hydrogène est une interaction directionnelle marquée entre H lié à N, O ou F et un doublet libre porté par N, O ou F.

Comparer CH₄, NH₃, H₂O et HF illustre l’effet : les trois molécules à liaisons hydrogène ont des points d’ébullition bien plus élevés que leurs voisins de masse proche.

UniversitaireApprofondissement

À un niveau plus approfondi, classez les observations selon les particules et les invariants. Choisissez le modèle le plus simple qui rende compte des mesures.

Exemple: Exemple de calcul / d’application

Pourquoi le butane (C₄H₁₀, ébullition −0,5 °C) bout-il plus haut que le propane (C₃H₈, ébullition −42 °C) ?

Solution

Les deux sont apolaires et n’ont que des forces de dispersion de London. Le butane a plus d’électrons et une chaîne plus longue (plus grande surface de contact), d’où une dispersion plus forte.