CHIMIE

a)
b)
G –
rp(X2) = r0
rp
G +
+ –
d
X
G +
2
G – M
dipôle induit
X 2
rp induit = a.oE local
AB
dipôle permanent
oE local
rp induit
Doc. 5 a) La molécule X 2 symétrique
est apolaire.
b) Champ créé en M par le dipôle
permanent et polarisation de la
molécule X 2 sous l’action du champ
créé par AB. Les noyaux étant fixes,
G + n’est pas modifié, seul G – se
déplace sous l’action de iE local.
a)
b)
rp = a.uE
C.m
C.m2.V – 1
a = 4.e o.a
C.m2.V – 1 F.m – 1
rp = 4π.e o.a.iE
V.m – 1
m 3
Doc. 6 En remarquant que :
Q(C) = C(F) . U(V)
on vérifie que a’ est homogène à
un volume.
rayon
espèce covalent
(pm)
a’
(10 –30 m3 )
H2 37 0,79
O2 73 1,60
N2 75 1,76
Cl2 100 4,61
Doc. 7 Polarisabilité réduite a’ de
molécules diatomiques.
Interactions de faible énergie
11
COURS
Les orientations de plus basses énergies étant les plus fréquentes, l’énergie
potentielle moyenne d’interaction est négative, ce qui correspond à une attraction
intermoléculaire.
Ce phénomène a été étudié dès 1912 par le physicien hollandais W.H. KEESOM ;
d’où le nom d’interaction de Keesom donné à cet effet.
L’énergie potentielle EK associée à cette interaction s’écrit, dans le vide :
p 2
A . pB
2
EK =– . (11.3)
kB . T . (4π . eo) où kB est la constante de Boltzmann.
2 . d 6
2
3
Pour un liquide moléculaire pur, p A = p B = p et :
p K
EK =– . =– K
(11.4)
d6 où KK est une constante qui dépend de la température et du moment dipolaire
des molécules A.
4
kB . T . (4π . eo) 2 . d 6
2
3
Les molécules d’un liquide sont d’autant plus liées entre elles que leur
moment dipolaire est élevé et que la température est basse.
1.3 Interactions entre un dipôle permanent
et un dipôle induit
1.3.1. Création d’un dipôle induit
Soit une molécule diatomique homonucléaire X–X. Dans cette molécule le barycentre
G + des charges positives, portées par les noyaux se confond avec le barycentre
G – des charges négatives portées par les électrons. La molécule X–X est
ainsi apolaire (doc. 5 a).
Si la molécule X 2, de moment dipolaire nul, est placée dans un champ électrique
E créé, par exemple, par une molécule polaire AB de moment dipolaire
permanent p (doc. 5 b), sous l’action de uE, le nuage électronique de la molécule
X 2 se déforme et les barycentres des charges positives et négatives ne sont
alors plus confondus (doc. 5 b). La liaison X–X se polarise et il apparaît dans
X 2 un moment dipolaire parallèle à uE et de même sens.
Ce moment est créé par la présence du champ électrique uE ; pour cette raison,
il est appelé moment dipolaire induit et noté rp induit. Il est proportionnel à E :
rp induit = a (X 2).iE (11.5)
expression dans laquelle a(X 2) est la polarisabilité électronique de la molécule
X 2.
Dans le système international d’unités, la polarisabilité s’exprime en C . m 2 . V –1
(doc. 6 a). Cependant, toutes les valeurs de polarisabilité que l’on trouve dans
des tables sont exprimées en unité de volume (m 3 ou cm 3 ). Il s’agit alors des
valeurs de la grandeur a’, appelée polarisabilité réduite, ou volume de polarisabilité
définie par (doc. 6 b) :
a =4p.e o.a’ (11.6)
La polarisabilité électronique traduit l’aptitude d’un nuage électronique à se
déformer sous l’action d’un champ électrique extérieur. Les électrons les plus
sensibles à cette déformation sont les électrons de valence. Plus éloignés du
noyaux et bien écrantés par les électrons de cœur, les électrons de valence sont
moins attirés par le noyau et sont donc plus sensibles aux influences extérieures.
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