Chapitre 4 • Interactions non covalentes (ionique, Van der Waals, liaison hydrogène)
94
ε 0 et ε r ont la même signification que ci-dessus, µ 1 et µ 2 sont les normes des moments dipolaires
permanents des dipôles en interaction, k est la constante de Boltzman (k = 1,38065.10
–23 J.K
–1 ),
T est la température en K.
z Interaction dipôle-dipôle induit (Debye)
Une molécule (1) se comportant comme un dipôle permanent induit un dipôle au sein d’une
molécule voisine (2) si le nuage électronique de cette dernière est susceptible de se déformer,
c’est-à-dire si elle est « polarisable ».
L’aptitude d’une molécule à être polarisée est mesurée par sa polarisabilité α, telle que:
(4.5)
où
est le moment dipolaire induit au sein de (2) par le champ électrique
dû au dipôle
permanent (1). α/ε 0 ayant la dimension d’un volume, le paramètre α′(m
3 ) = α/4πε 0 , appelé
volume de polarisabilité, est également utilisé.
Si les deux molécules (1) et (2) à proximité l’une de l’autre sont respectivement polaires et
polarisables, elles induisent mutuellement un dipôle au sein de leur voisine. À leurs moments
dipolaires permanents
et , s’ajoutent les moments dipolaires induits
et
. Le moment
dipolaire total respectif de chacune des molécules est alors
=
+
et
=
+
.
L’interaction mutuelle résultante est appelée interaction de Debye, ou effet d’induction.
L’énergie correspondante E D est donnée par :
(4.6)
α 1 et α 2 sont les polarisabilités de chacune des deux molécules ; ε 0 et ε r ont la même signification
que ci-dessus.
z Interaction dipôle instantané-dipôle induit (London)
Compte tenu des fluctuations électroniques, toute molécule apolaire possède à un instant donné
un moment dipolaire instantané. Les molécules polaires sont le siège du même phénomène, le
moment dipolaire instantané s’additionnant à chaque instant au moment dipolaire permanent.
Les dipôles instantanés induisent d’autres dipôles au sein des molécules voisines. Il en résulte,
à tout instant, des moments dipolaires induits transitoires au sein de toutes les molécules.
L’interaction mutuelle attractive résultante est appelée interaction de London, ou effet de
dispersion. L’énergie de London E L entre deux molécules (1) et (2) est donnée par :
(4.7)
où I 1 et I 2 sont les énergies d’ionisation de chacune des deux molécules. Les autres paramètres ont
les significations données ci-dessus.
µ i
αE
=
µ i
E
µ 1 µ 2
µ i1 µ i2
µ' 1
′
µ 1 µ i1 µ' 2
′
µ 2 µ i2
E D = −
α 2 µ' 1
2 + α 1 µ' 2
2
(4π ε 0 ε r )
2
×
1
d
6
′
′
E L = −
3 α 1 α 2
2 (4π ε 0 ε r )
2
×
I 1 I 2
I 1 + I 2
×
1
d
6
94
ε 0 et ε r ont la même signification que ci-dessus, µ 1 et µ 2 sont les normes des moments dipolaires
permanents des dipôles en interaction, k est la constante de Boltzman (k = 1,38065.10
–23 J.K
–1 ),
T est la température en K.
z Interaction dipôle-dipôle induit (Debye)
Une molécule (1) se comportant comme un dipôle permanent induit un dipôle au sein d’une
molécule voisine (2) si le nuage électronique de cette dernière est susceptible de se déformer,
c’est-à-dire si elle est « polarisable ».
L’aptitude d’une molécule à être polarisée est mesurée par sa polarisabilité α, telle que:
(4.5)
où
est le moment dipolaire induit au sein de (2) par le champ électrique
dû au dipôle
permanent (1). α/ε 0 ayant la dimension d’un volume, le paramètre α′(m
3 ) = α/4πε 0 , appelé
volume de polarisabilité, est également utilisé.
Si les deux molécules (1) et (2) à proximité l’une de l’autre sont respectivement polaires et
polarisables, elles induisent mutuellement un dipôle au sein de leur voisine. À leurs moments
dipolaires permanents
et , s’ajoutent les moments dipolaires induits
et
. Le moment
dipolaire total respectif de chacune des molécules est alors
=
+
et
=
+
.
L’interaction mutuelle résultante est appelée interaction de Debye, ou effet d’induction.
L’énergie correspondante E D est donnée par :
(4.6)
α 1 et α 2 sont les polarisabilités de chacune des deux molécules ; ε 0 et ε r ont la même signification
que ci-dessus.
z Interaction dipôle instantané-dipôle induit (London)
Compte tenu des fluctuations électroniques, toute molécule apolaire possède à un instant donné
un moment dipolaire instantané. Les molécules polaires sont le siège du même phénomène, le
moment dipolaire instantané s’additionnant à chaque instant au moment dipolaire permanent.
Les dipôles instantanés induisent d’autres dipôles au sein des molécules voisines. Il en résulte,
à tout instant, des moments dipolaires induits transitoires au sein de toutes les molécules.
L’interaction mutuelle attractive résultante est appelée interaction de London, ou effet de
dispersion. L’énergie de London E L entre deux molécules (1) et (2) est donnée par :
(4.7)
où I 1 et I 2 sont les énergies d’ionisation de chacune des deux molécules. Les autres paramètres ont
les significations données ci-dessus.
µ i
αE
=
µ i
E
µ 1 µ 2
µ i1 µ i2
µ' 1
′
µ 1 µ i1 µ' 2
′
µ 2 µ i2
E D = −
α 2 µ' 1
2 + α 1 µ' 2
2
(4π ε 0 ε r )
2
×
1
d
6
′
′
E L = −
3 α 1 α 2
2 (4π ε 0 ε r )
2
×
I 1 I 2
I 1 + I 2
×
1
d
6