CHIMIE

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COURS
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Interactions de faible énergie
APPLICATION 1
Comparaison de températures d’ébullition
Le tableau ci-dessous compare quelques propriétés
du propane C 3H 8, de l’éthanamine C 2H 5NH 2 et de
l’éthanol C 2H 5OH :
espèce M (g .mol –1 ) moment
dipolaire (D)
qèb (°C)
propane 44 0 – 42
éthanamine 45 1,2 17
éthanol 46 1,7 78
Interpréter les valeurs des températures d’ébullition.
■ Ces trois espèces ont des masses molaires voisines
et doivent avoir des volumes comparables, aussi leurs
molécules participent-elles à des interactions de
London (dipôle instantané-dipôle instantané) du même
ordre de grandeur. Pour le propane apolaire, ces interactions
sont les seules qui existent au sein du liquide,
d’où la valeur particulièrement basse de sa température
d’ébullition.
Atome :
H
O
Liaison :
covalente
hydrogène
Doc. 25 Motif de base de la glace.
La distance O-----H de 176 pm est
inférieure à la somme des rayons
de van der Waals, soit 270 pm.
O H O
R C
O H O
C R
Doc. 26 Dimérisation d’un acide
carboxylique par formation de liaisons
hydrogène.
2.3.2. Associations moléculaires
■ L’éthanamine et l’éthanol sont tous deux polaires,
leurs molécules subissent donc des interactions de
Debye (dipôle permanent-dipôle induit) et de Keesom
(dipôle permanent-dipôle permanent). Elles peuvent
en outre participer à des liaisons hydrogène H-----O
ou H-----N, d’où les valeurs élevées de leurs températures
d’ébullition.
C 2H 5OH est plus polaire que C 2H 5NH 2, les interactions
de van der Waals sont donc plus fortes dans
l’éthanol que dans l’éthanamine. D’autre part, l’oxygène
(χ P(O) =3,5) est plus électronégatif que l’azote
(χ P(N) =3,0), les liaisons hydrogène H-----O sont
donc plus fortes que les liaisons hydrogène H-----N.
C’est ce phénomène qui est le plus important et qui
explique une température d’ébullition plus élevée
pour l’éthanol que pour l’éthanamine.
Pour s’entraîner : ex. 11, 12 et 13
■ À l’état solide, l’eau ne présente pas moins de douze variétés cristallines ; la
structure de certaines d’entre elles sera étudiée en seconde année. Dans toutes
ces variétés, un même motif résultant de l’association par liaisons hydrogène
d’une molécule d’eau avec ses quatre voisines est présent (doc. 25). Un atome
d’oxygène est au centre d’un tétraèdre dont les quatre sommets sont occupés par
les atomes d’oxygène de quatre autres molécules ; chaque atome d’hydrogène
participe à une liaison covalente O–H et à une liaison hydrogène O-----H.
Lors de la fusion de la glace, certaines liaisons hydrogène sont rompues, l’édifice
cristallin disparait pour laisser la place à un liquide dans lequel persistent
cependant de nombreuses liaisons hydrogène.
■ Purs ou en solvants apolaires (benzène, cyclohexane), certains acides carboxyliques
se dimérisent par suite de la formation de deux liaisons hydrogène
O-----H–O (doc. 26).
■ Cette dimérisation se rencontre également avec les amides par suite de la
formation de deux liaisons hydrogène O-----H–N (doc. 27 a).
Cette liaison O-----H–N assure la stabilité de la structure en hélice des chaînes
polypeptidiques ; elle peut être intramoléculaire pour les structures présentant
une seule hélice (doc. 27 b) ou intermoléculaire dans les structures à deux
hélices telles que l’acide désoxyribonucléique ou A.D.N (doc. 27 c).
Ce sont également des liaisons O-----H–N intermoléculaires qui, en s’établissant
entre des chaînes de polyamides, confèrent au nylon son étonnante
solidité.