CHAPITRE 4 - BASES PHYSIQUES DE L’ANALYSE DES SURFACES
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lesquelles on induit le dipôle, kT lorsque les dipôles sont libres et la fréquence
d‘absorption électronique v pour l’énergie de Debye. La force est obtenue en dérivant l’énergie par rapport à la distance, elle sera donc en -1 / rn+l.
Tableau 4.W. Différents types d’interactions entre atomes, ions et molécules dans le vide.
Liaison chimique (covalente ou métal)
Charge-charge (Coulomb)
Charge-dipôle fixe
Charge-dipôle libre
Dipôle fixe-dipôle fixe
Dipôle libre-dipôle libre (Keesom)
Charge-molecule apolaire
Dipôle fixe-molecule apolaire
Dipôle libre-molecule apolaire (Debye)
Molécule apolaire-molecule apolaire (London)
Liaison hydrogène
complexe, courte distance
varie en r -’
varie en r -*
varie en r
varie en r -3
varie en r
varie en r
varie en r
varie en r -6
varie en r
complexe, courte distance
varie en r -2
2.1. Les forces coulombiennes
Les forces de Coulomb sont parmi les plus intenses des forces intermoléculaires.
Ce sont celles qu’on trouve dans les cristaux ioniques comme NaCl. Ces forces
s’exercent à très longue portée et pour mesurer l’interaction entre deux charges
comme par exemple les ions Na+ et C1- dans une telle structure il faut faire intervenir une sommation sur tous les ions du réseau et pas seulement s u r les plus
proches voisins. L‘interaction totale sera liée à la constante de Madelung qui est
de l’ordre de 1,7 pour les cristaux composés d’ions monovalents et qui peut monter à 5 pour les cristaux de type CaF, et encore plus pour les composés comme
SiO, et TiO,. Ceci correspond à u n écrantage du champ électrique qui tend à
diminuer la portée de l’interaction. Ce sera vrai non seulement dans les cristaux
mais aussi en solution puisqu’une charge négative est toujours entourée de
charges positives (à plus ou moins grande distance) pour maintenir la neutralité
électrique du système.
2.2. Les forces dipolaires
Les molécules sont neutres mais certaines possèdent u n dipôle électrique permanent dû à des transferts de charge à l’intérieur de la molécule. Le moment
dipolaire u, proportionnel à la charge dipolaire et à sa longueur, s’exprime en
debye (1D = 3,336 x
C.m). L‘eau est une molécule polaire avec u n moment
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lesquelles on induit le dipôle, kT lorsque les dipôles sont libres et la fréquence
d‘absorption électronique v pour l’énergie de Debye. La force est obtenue en dérivant l’énergie par rapport à la distance, elle sera donc en -1 / rn+l.
Tableau 4.W. Différents types d’interactions entre atomes, ions et molécules dans le vide.
Liaison chimique (covalente ou métal)
Charge-charge (Coulomb)
Charge-dipôle fixe
Charge-dipôle libre
Dipôle fixe-dipôle fixe
Dipôle libre-dipôle libre (Keesom)
Charge-molecule apolaire
Dipôle fixe-molecule apolaire
Dipôle libre-molecule apolaire (Debye)
Molécule apolaire-molecule apolaire (London)
Liaison hydrogène
complexe, courte distance
varie en r -’
varie en r -*
varie en r
varie en r -3
varie en r
varie en r
varie en r
varie en r -6
varie en r
complexe, courte distance
varie en r -2
2.1. Les forces coulombiennes
Les forces de Coulomb sont parmi les plus intenses des forces intermoléculaires.
Ce sont celles qu’on trouve dans les cristaux ioniques comme NaCl. Ces forces
s’exercent à très longue portée et pour mesurer l’interaction entre deux charges
comme par exemple les ions Na+ et C1- dans une telle structure il faut faire intervenir une sommation sur tous les ions du réseau et pas seulement s u r les plus
proches voisins. L‘interaction totale sera liée à la constante de Madelung qui est
de l’ordre de 1,7 pour les cristaux composés d’ions monovalents et qui peut monter à 5 pour les cristaux de type CaF, et encore plus pour les composés comme
SiO, et TiO,. Ceci correspond à u n écrantage du champ électrique qui tend à
diminuer la portée de l’interaction. Ce sera vrai non seulement dans les cristaux
mais aussi en solution puisqu’une charge négative est toujours entourée de
charges positives (à plus ou moins grande distance) pour maintenir la neutralité
électrique du système.
2.2. Les forces dipolaires
Les molécules sont neutres mais certaines possèdent u n dipôle électrique permanent dû à des transferts de charge à l’intérieur de la molécule. Le moment
dipolaire u, proportionnel à la charge dipolaire et à sa longueur, s’exprime en
debye (1D = 3,336 x
C.m). L‘eau est une molécule polaire avec u n moment