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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 250 — #258
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CHAPITRE 5 – FORCES INTERMOLÉCULAIRES
avec µ 1 et µ 2 les moments dipolaires en interaction, T la température, k la constante de
BOLTZMANN et r la distance entre les centres d’inertie des molécules polaires.
À titre d’exemple, nous pouvons calculer l’énergie d’interaction U pour deux molécules de
moment dipolaire égal à 1 D, à 25 °C (298 K) et pour une distance r égale à 0,3 nm. Le
calcul fournit U = −0,7 kJ·mol −1 .
Cet ordre de grandeur de l’interaction (quelques kJ·mol −1 ) est à retenir. L’interaction est d’autant plus forte que les moments dipolaires sont élevés et que la température est basse. Cette énergie est très inférieure aux énergies mises en jeu dans
l’établissement ou la rupture de liaisons chimiques.
1.5 Interactions entre molécules polaires et non polaires
Beaucoup de molécules comme le dioxygène ou le diazote, bien que non polaires, sont légèrement solubles dans des solvants polaires comme l’eau. Devant ces faits, nous devons
admettre qu’il existe des interactions entre molécules polaires et non polaires.
Moment dipolaire induit, polarisabilité
Les molécules polaires peuvent provoquer l’apparition d’un moment dipolaire au sein d’une
molécule naturellement apolaire (qui ne possède pas de moment dipolaire permanent). On
parle d’apparition d’un moment dipolaire induit
− →
µ ∗ . Ce moment dipolaire
− →
µ ∗ est temporaire, et résulte de l’influence du champ électrique
−
→
E engendré par la molécule polaire voisine. L’exemple suivant (voir figure 5.1) montre comment le champ électrique
−
→
E créé par une
molécule d’eau perturbe la distribution électronique de la molécule de dioxygène et provoque
l’apparition d’un moment dipolaire temporaire
− →
µ ∗ pour le dioxygène.
O O
O
H
H
E
créé par H 2 O
+b
-b
µ
nuage électronique
FIGURE 5.1 – Apparition d’un moment dipolaire induit
La molécule apolaire qui voit sa distribution électronique perturbée est dite polarisable. On
appelle polarisation de la molécule de dioxygène le processus d’induction du dipôle induit
− →
µ ∗ . Dans le modèle simple présenté, le vecteur moment dipolaire induit
− →
µ ∗ est colinéaire au
vecteur champ électrique
−
→
E (et de même sens). Ainsi :
− →
µ ∗ = α
−
→
E
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CHAPITRE 5 – FORCES INTERMOLÉCULAIRES
avec µ 1 et µ 2 les moments dipolaires en interaction, T la température, k la constante de
BOLTZMANN et r la distance entre les centres d’inertie des molécules polaires.
À titre d’exemple, nous pouvons calculer l’énergie d’interaction U pour deux molécules de
moment dipolaire égal à 1 D, à 25 °C (298 K) et pour une distance r égale à 0,3 nm. Le
calcul fournit U = −0,7 kJ·mol −1 .
Cet ordre de grandeur de l’interaction (quelques kJ·mol −1 ) est à retenir. L’interaction est d’autant plus forte que les moments dipolaires sont élevés et que la température est basse. Cette énergie est très inférieure aux énergies mises en jeu dans
l’établissement ou la rupture de liaisons chimiques.
1.5 Interactions entre molécules polaires et non polaires
Beaucoup de molécules comme le dioxygène ou le diazote, bien que non polaires, sont légèrement solubles dans des solvants polaires comme l’eau. Devant ces faits, nous devons
admettre qu’il existe des interactions entre molécules polaires et non polaires.
Moment dipolaire induit, polarisabilité
Les molécules polaires peuvent provoquer l’apparition d’un moment dipolaire au sein d’une
molécule naturellement apolaire (qui ne possède pas de moment dipolaire permanent). On
parle d’apparition d’un moment dipolaire induit
− →
µ ∗ . Ce moment dipolaire
− →
µ ∗ est temporaire, et résulte de l’influence du champ électrique
−
→
E engendré par la molécule polaire voisine. L’exemple suivant (voir figure 5.1) montre comment le champ électrique
−
→
E créé par une
molécule d’eau perturbe la distribution électronique de la molécule de dioxygène et provoque
l’apparition d’un moment dipolaire temporaire
− →
µ ∗ pour le dioxygène.
O O
O
H
H
E
créé par H 2 O
+b
-b
µ
nuage électronique
FIGURE 5.1 – Apparition d’un moment dipolaire induit
La molécule apolaire qui voit sa distribution électronique perturbée est dite polarisable. On
appelle polarisation de la molécule de dioxygène le processus d’induction du dipôle induit
− →
µ ∗ . Dans le modèle simple présenté, le vecteur moment dipolaire induit
− →
µ ∗ est colinéaire au
vecteur champ électrique
−
→
E (et de même sens). Ainsi :
− →
µ ∗ = α
−
→
E
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