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Interactions de faible énergie

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Interactions de faible énergie. Les forces de Van der Waals : manifestations. Etude des gaz. • le gaz parfait : molécules sans interaction entre elles P.V=R.T (1 mole) • le gaz réel : molécules avec interaction entre elles. Terme répulsif à très courte distance. Terme attractif

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Presentation Transcript
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Interactions de

faible énergie

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Les forces de Van der Waals : manifestations

Etude des gaz

• le gaz parfait : molécules sans interaction entre elles

P.V=R.T (1 mole)

• le gaz réel : molécules avec interaction entre elles

Terme répulsif

à très courte distance

Terme attractif

à courte distance

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Les forces de Van der Waals : manifestations

Etude des gaz

• le gaz parfait : molécules sans interaction entre elles

P.V=R.T (1 mole)

• le gaz réel : molécules avec interaction entre elles

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Les forces de Van der Waals : manifestations

Etude des gaz

• le gaz parfait : molécules sans interaction entre elles

P.V=R.T (1 mole)

• le gaz réel : molécules avec interaction entre elles

Terme répulsif

à très courte distance

Terme attractif

à courte distance

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Les forces de Van der Waals : manifestations

Etude des solides

Existence de cristaux formés de la juxtaposition tridimensionnelle de molécules :

• faible température de fusion : H2 (s) : Tfus = - 259 °C

• facilité de sublimation : I2 (s)

Il existe des forces de faible intensité entre les molécules,

à l’état gazeux ou condensé

Ce sont les interactions de Van der Waals entre les molécules

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Les forces de Van der Waals : manifestations

Etude des solides

Existence de cristaux formés de la juxtaposition tridimensionnelle de molécules :

• faible température de fusion : H2 (s) : Tfus = - 259 °C

• facilité de sublimation : I2 (s)

Il existe des forces de faible intensité entre les molécules,

à l’état gazeux ou condensé

Ce sont les interactions de Van der Waals entre les molécules

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle permanent (Keesom)

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif ou répulsif ?

slide8

Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle permanent (Keesom)

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif ou répulsif ?

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle permanent (Keesom)

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif ou répulsif ?

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle permanent (Keesom)

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle induit (Debye)

slide12

Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle induit (Debye)

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle induit (Debye)

slide14

Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle induit (Debye)

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle permanent / dipôle induit (Debye)

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle instantané / dipôle instantané (London)

Deux molécules sans dipôle permanent peuvent interagir grâce à leurs moments dipolaires instantanés

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle instantané / dipôle instantané (London)

Deux molécules sans dipôle permanent peuvent interagir grâce à leurs moments dipolaires instantanés

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif

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Les forces de Van der Waals : nature

Interaction dipôle instantané / dipôle instantané (London)

Deux molécules sans dipôle permanent peuvent interagir grâce à leurs moments dipolaires instantanés

Energie potentielle d’interaction moyennée :

(électrostatique + agitation thermique)

Terme attractif

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Les forces de Van der Waals : comparaison

Sauf pour les molécules très polaires (ex : H2O), le terme d'attraction de London est prépondérant

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Les forces de Van der Waals : comparaison

Sauf pour les molécules très polaires (ex : H2O), le terme d'attraction de London est prépondérant

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Liaison de Van der Waals

On modélise la répulsion entre les nuages électroniques externes des différentes entités par un terme répulsif :

On rassemble les termes de Keesom, Debye et London en un terme attractif :

Energie potentielle d’interaction totale

prédomine à grande distance

prédomine à courte distance

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Liaison de Van der Waals

On modélise la répulsion entre les nuages électroniques externes des différentes entités par un terme répulsif :

On rassemble les termes de Keesom, Debye et London en un terme attractif :

Energie potentielle d’interaction totale

prédomine à grande distance

prédomine à courte distance

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Liaison de Van der Waals

On modélise la répulsion entre les nuages électroniques externes des différentes entités par un terme répulsif :

On rassemble les termes de Keesom, Debye et London en un terme attractif :

Energie potentielle d’interaction totale

Quel terme prédomine à courte distance ?

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Liaison de Van der Waals

On modélise la répulsion entre les nuages électroniques externes des différentes entités par un terme répulsif :

On rassemble les termes de Keesom, Debye et London en un terme attractif :

Energie potentielle d’interaction totale

prédomine à courte distance

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Liaison de Van der Waals

On modélise la répulsion entre les nuages électroniques externes des différentes entités par un terme répulsif :

On rassemble les termes de Keesom, Debye et London en un terme attractif :

Energie potentielle d’interaction totale

prédomine à grande distance

prédomine à courte distance

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de est de l'ordre de 3 à 5 Å (300 à 500 pm), (nettement plus long que la longueur d'une liaison covalente : 140 pm)

Puits de stabilisation, , est de l'ordre de 1 à 10 kJ.mol-1. (nettement plus faible que l'énergie de dissociation des liaisons covalentes (≈ 300 kJ.mol-1)

On a interprété l'existence d'une liaison de faible énergie entre des molécules ou atomes

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de est de l'ordre de 3 à 5 Å (300 à 500 pm), (nettement plus long que la longueur d'une liaison covalente : 140 pm)

Puits de stabilisation, , est de l'ordre de 1 à 10 kJ.mol-1. (nettement plus faible que l'énergie de dissociation des liaisons covalentes (≈ 300 kJ.mol-1)

On a interprété l'existence d'une liaison de faible énergie entre des molécules ou atomes

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de est de l'ordre de 3 à 5 Å (300 à 500 pm), (nettement plus long que la longueur d'une liaison covalente : 140 pm)

Puits de stabilisation, , est de l'ordre de 1 à 10 kJ.mol-1. (nettement plus faible que l'énergie de dissociation des liaisons covalentes (≈ 300 kJ.mol-1)

On a interprété l'existence d'une liaison de faible énergie entre des molécules ou atomes

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La liaison hydrogène

Tfus(X2) pour X : F, Cl, Br, I

Tfus(H2X) pour X = O, S, Se, Te

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La liaison hydrogène

Tfus(X2) pour X : F, Cl, Br, I

Tfus(H2X) pour X = O, S, Se, Te

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n  polarisabilité de X  terme attractif de London (majoritaire)  Liaisons VdW  Tfus

La liaison hydrogène

Tfus(X2) pour X : F, Cl, Br, I

Tfus(H2X) pour X = O, S, Se, Te

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La liaison hydrogène

Tfus(X2) pour X : F, Cl, Br, I

Tfus(H2X) pour X = O, S, Se, Te

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La liaison hydrogène

Tfus(X2) pour X : F, Cl, Br, I

Exceptions dues à la

liaison hydrogène

Tfus(H2X) pour X = O, S, Se, Te

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La liaison hydrogène

On a une liaison hydrogène si un atome d'hydrogène est lié de façon covalente à un atome A très électronégatif, et s'il est à proximité d'un autre atome B électronégatif, porteur de un ou plusieurs doublets non liants, et impliqué dans un moment dipolaire permanent.

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La liaison hydrogène

On a une liaison hydrogène si un atome d'hydrogène est lié de façon covalente à un atome A très électronégatif, et s'il est à proximité d'un autre atome B électronégatif, porteur de un ou plusieurs doublets non liants, et impliqué dans un moment dipolaire permanent.

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La liaison hydrogène

Il s'agit d'une interaction entre deux moments dipolaires permanents élevés ( terme de Keesom prédominant devant le terme de London).

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Liaison hydrogène = liaison de Van der Waals particulière, et plus forte que les liaisons de Van der Waals habituelles :

de ≈ 2 Å  de 10 à 30 kJ.mol-1

La liaison hydrogène

Il s'agit d'une interaction entre deux moments dipolaires permanents élevés ( terme de Keesom prédominant devant le terme de London).

H étant un petit atome, il peut s'approcher près de B. L'interaction est d'autant plus attractive.

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Liaison hydrogène = liaison de Van der Waals particulière, et plus forte que les liaisons de Van der Waals habituelles :

de ≈ 2 Å  de 10 à 30 kJ.mol-1

La liaison hydrogène

Il s'agit d'une interaction entre deux moments dipolaires permanents élevés ( terme de Keesom prédominant devant le terme de London).

H étant un petit atome, il peut s'approcher près de B. L'interaction est d'autant plus attractive.

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Les cristaux moléculaires

Par définition, le motif des cristaux moléculaires est formé de molécules simples dans lesquels les atomes sont liés par covalence. La stabilité du cristal, est assurée par des interactions de Van der Waals ou des liaisons hydrogène.

◊ non conducteurs.

◊ faibles températures de fusion.

◊ faibles énergies de sublimation