CHIMIE

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COURS
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Interactions de faible énergie
La liaison hydrogène
• Une liaison hydrogène se forme lorsqu’un atome d’hydrogène lié à un atome très électronégatif, noté A,
se rapproche d’un atome B, également très électronégatif et porteur d’un doublet libre.
– d + d
A H
liaison covalente liaison hydrogène
Les atomes A et B pouvant intervenir sont essentiellement des atomes de fluor F, d’oxygène O et d’azote N
et plus rarement de chlore.
• L’énergie d’une liaison hydrogène est de l’ordre de quelques dizaines de kilojoules par mole, soit environ
dix fois moins que pour une liaison covalente. Cette énergie est généralement supérieure à celles associées
aux interactions de van der Waals. L’existence de la liaison hydrogène se manifeste par une énergie de liaison
en général plus forte que l’énergie d’interaction de van der Waals.
• Les trois atomes A, H et B impliqués dans une liaison hydrogène sont généralement alignés. La liaison
hydrogène B-----H est environ deux fois plus longue que la liaison covalente B–H, mais elle est inférieure
à la somme des rayons de van der Waals des deux atomes H et B.
Lorsque l’atome d’hydrogène d’une liaison A–H participe à une liaison hydrogène, la liaison covalente A–H
est un peu plus longue, ce qui indique un léger affaiblissement.
• Des liaisons hydrogène peuvent s’établir à l’intérieur d’une même molécule, elles sont alors dites intramoléculaires
(doc. 5). Il y a chélation. Il est à noter qu’un groupe A–H d’une molécule donnée peut participer
à des liaisons hydrogène intermoléculaires ou intramoléculaires.
• Pour interpréter les propriétés physiques d’espèces moléculaires, il est nécessaire de prendre en compte
les deux types d’interactions :
– celles de van der Waals, selon leur polarité et leur polarisabilité ;
– celles liées à l’existence de liaisons hydrogène intermoléculaires et le cas échéant intramoléculaires.
• L’existence de liaison hydrogène est à l’origine :
– des valeurs particulièrement élevées des températures de fusion et d’ébullition du fluorure d’hydrogène
HF, de l’ammoniac NH 3 et surtout de l’eau H 2O;
– des diverses structures cristallines de la glace ;
– de l’association, à l’état liquide ou en solution, de molécules présentant des groupes O–H ou N–H (alcools,
acides carboxyliques, amines, polyamides…) ;
– de la grande solubilité dans l’eau des alcools, des acides carboxyliques, des amines à chaînes courtes ;
– du caractère sirupeux des polyols liquides ;
– de l’abaissement du nombre d’onde caractéristique des bandes d’absorption des groupes O–H ou N–H en
spectroscopie infrarouge…
H
C
O H
Doc. 5 Liaison hydrogène intramoléculaire.
O
B