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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 257 — #265
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EXISTENCE DE FORCES INTERMOLÉCULAIRES
Le cas de l’eau, de l’ammoniac et du fluorure d’hydrogène retiennent l’attention tant leur
comportement déroge à l’évolution des autres températures d’ébullition. Ces molécules ont
une température d’ébullition considérablement plus élevée que celle que l’on estime en
ne considérant que des interactions attractives de type VAN DER WAALS. Ces molécules
bénéficient d’importantes interactions attractives de type liaison hydrogène.
Température de fusion ou d’ébullition et liaisons hydrogène intramoléculaires
La liaison hydrogène peut s’établir au sein d’une seule et même molécule. On parle alors
de liaison hydrogène intra-moléculaire. Lorsque le phénomène est possible, il est privilégié par rapport à l’établissement de liaisons hydrogène avec une molécule voisine (liaison
hydrogène inter-moléculaire). Une liaison hydrogène inter-moléculaire assure une interaction attractive efficace entre molécules et explique une température de changement d’état
élevée. Une liaison hydrogène intra-moléculaire peut se former au détriment des liaisons
inter-moléculaires, ce qui peut avoir des conséquences sur les températures de changement
d’état (on empêche alors des interactions qui feraient croître la cohésion). Considérons à titre
d’exemples les cas des acides maléique et fumarique (voir figure 5.5), de température de
fusion respectivement égale à θ fus =130 °C et θ fus =226 °C.
COOH
HOOC
COOH
HOOC
acide maléique
acide fumarique
O
OH
O
OH
liaison hydrogène
FIGURE 5.5 – Acide maléique et acide fumarique, ; liaison hydrogène intra-moléculaire
L’acide maléique établit des liaisons hydrogène intra-moléculaires tandis que l’acide fumarique établit des liaisons hydrogène inter-moléculaires qui assurent une meilleure cohésion à
la phase (température de fusion plus élevée). Le même phénomène est observé dans le cas
présenté à la figure 5.6, avec les molécules A et B de température de fusion respectivement
égale à θ fus = 156 °C et θ fus = 95 °C.
N
O
H H 3 C
N
O
CH 3
H
liaison hydrogène
A
B
FIGURE 5.6 – Molécules A et B, existence d’une liaison hydrogène intra-moléculaire
Propriétés de l’eau
La structure de la glace (eau solide) s’explique en considérant que chaque atome d’hydrogène H d’une molécule d’eau peut donner une liaison hydrogène avec le doublet non liant
situé sur un atome d’oxygène O d’une molécule voisine, et en considérant parallèlement que
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EXISTENCE DE FORCES INTERMOLÉCULAIRES
Le cas de l’eau, de l’ammoniac et du fluorure d’hydrogène retiennent l’attention tant leur
comportement déroge à l’évolution des autres températures d’ébullition. Ces molécules ont
une température d’ébullition considérablement plus élevée que celle que l’on estime en
ne considérant que des interactions attractives de type VAN DER WAALS. Ces molécules
bénéficient d’importantes interactions attractives de type liaison hydrogène.
Température de fusion ou d’ébullition et liaisons hydrogène intramoléculaires
La liaison hydrogène peut s’établir au sein d’une seule et même molécule. On parle alors
de liaison hydrogène intra-moléculaire. Lorsque le phénomène est possible, il est privilégié par rapport à l’établissement de liaisons hydrogène avec une molécule voisine (liaison
hydrogène inter-moléculaire). Une liaison hydrogène inter-moléculaire assure une interaction attractive efficace entre molécules et explique une température de changement d’état
élevée. Une liaison hydrogène intra-moléculaire peut se former au détriment des liaisons
inter-moléculaires, ce qui peut avoir des conséquences sur les températures de changement
d’état (on empêche alors des interactions qui feraient croître la cohésion). Considérons à titre
d’exemples les cas des acides maléique et fumarique (voir figure 5.5), de température de
fusion respectivement égale à θ fus =130 °C et θ fus =226 °C.
COOH
HOOC
COOH
HOOC
acide maléique
acide fumarique
O
OH
O
OH
liaison hydrogène
FIGURE 5.5 – Acide maléique et acide fumarique, ; liaison hydrogène intra-moléculaire
L’acide maléique établit des liaisons hydrogène intra-moléculaires tandis que l’acide fumarique établit des liaisons hydrogène inter-moléculaires qui assurent une meilleure cohésion à
la phase (température de fusion plus élevée). Le même phénomène est observé dans le cas
présenté à la figure 5.6, avec les molécules A et B de température de fusion respectivement
égale à θ fus = 156 °C et θ fus = 95 °C.
N
O
H H 3 C
N
O
CH 3
H
liaison hydrogène
A
B
FIGURE 5.6 – Molécules A et B, existence d’une liaison hydrogène intra-moléculaire
Propriétés de l’eau
La structure de la glace (eau solide) s’explique en considérant que chaque atome d’hydrogène H d’une molécule d’eau peut donner une liaison hydrogène avec le doublet non liant
situé sur un atome d’oxygène O d’une molécule voisine, et en considérant parallèlement que
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