Name: forces between molecules
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 3 min 13 s
Channel: JoVE

Les forces intermoléculaires, qui existent entre les molécules, proviennent d'interactions électrostatiques entre les charges, les charges partielles et les charges temporaires. Toutes les molécules produisent des charges temporaires. En raison de la distribution variable des électrons, une densité d'électrons plus élevée dans une région de nuages d'électron qui entraîne un dipôle instantané, ou un dipôle temporaire.Cela induit par la suite un autre dipôle instantané dans la molécule voisine. L'effet domino des dipôles donne lieu aux forces d'attraction intermoléculaires faibles appelées forces de dispersion, qui existent entre toutes les molécules, qu'ils soient polaires ou non polaires. Certains composés covalents, comme l'eau, par exemple, présentent des régions riches et pauvres en électrons causée par les différences d'électronégativité des atomes.La distribution inégale des électrons partagés et la forme moléculaire du composé crée une charges partielles, résultant en un dipôle permanent dans le composé autrement neutre ce qui le rend polaire. Les molécules à dipôles permanents également appelés composés polaires s'alignent à travers les forces dipôle dipôle, où l'extrémité positive d'une molécule interagit électrostatiquement avec l'extrémité négative de la molécule voisine. Si un composé polaire contient un atome d'hydrogène lié de manière covalente à un petit atome hautement électronégatif comme le fluor, l'oxygène ou l'azote, les atomes ont tendance à présenter des charges partielles plus importantes.Par conséquent, l'atome d'hydrogène dans les liaisons F-H, O-H, ou les liaisons N-H interagissent fortement avec l'atome électronégatif sur son voisin par une force dipolaire d'un type particulier, appelé liaison hydrogène. Notamment, les liaisons hydrogène sont plus fortes que les forces dipôle dipôle, et les composés capables de former des liaisons hydrogène présentent des points de fusion et d'ébullition plus élevés. Les trois forces intermoléculaires dispersion, dipôle dipôle, et les liaisons hydrogène sont, par rapport aux liaisons de forces intramoléculaires, relativement faibles, avec des forces variables.Ils sont collectivement classés comme des forces van der Waals. Alors que les forces de dispersion sont présentes entre toutes les forces de molécules, polaires ou non polaires, dipôles dipôles et les liaisons hydrogène existent uniquement autour des molécules polaires. La force ion-dipolaire est exclusive aux solutions, qui est la force intermoléculaire la plus forte.Lorsqu'un composé ionique comme le chlorure de sodium est dissous dans un solvant polaire comme l'eau, les ions dissociés interagissent avec les dipôles du solvant via de fortes forces ion-dipolaires. Ici, les cations s'associent aux extrémités négatives de molécules d'eau, tandis que les anions interagissent avec les extrémités positives.

forces intermoléculaires

Intermolecular Forces

Les atomes et les molécules interagissent par le biais de liaisons (ou forces) : intramoléculaires et intermoléculaires. Les forces sont électrostatiques car elles résultent d'interactions (attractives ou répulsives) entre des espèces chargées (charges permanentes, partielles ou temporaires) et existent avec des forces variables entre les ions, les molécules polaires, non polaires et neutres. Les différents types de forces intermoléculaires sont ion–dipôle, dipôle–dipôle, liaisons hydrogène et dispersion ; parmi ceux-ci, le dipôle–le dipôle, les liaisons hydrogène et les forces de dispersion existent entre les atomes et les molécules neutres et sont collectivement connus sous le nom de forces de van der Waals. Forces dipolaires–dipôles Les molécules polaires ont une charge positive partielle à une extrémité et une charge négative partielle à l'autre extrémité de la molécule—une séparation de charge appelée dipôle. Dans une molécule polaire comme HCl, l'atome Cl le plus électronégatif porte la charge négative partielle, tandis que l'atome H le moins électronégatif porte la charge positive partielle. Une force d'attraction entre les molécules de HCl résulte de l'attraction entre l'extrémité positive d'une molécule de HCl et l'extrémité négative d'une autre. Cette force d'attraction est appelée dipôle–attraction dipôle—la force électrostatique entre l'extrémité partiellement positive d'une molécule polaire et l'extrémité partiellement négative d'une autre. Forces de dispersion L'une des trois forces de van der Waals est présente dans toutes les phases condensées, quelle que soit la nature des atomes ou des molécules composant la substance. Cette force d'attraction est appelée force de dispersion de Londres en l'honneur du physicien américain d'origine allemande Fritz London qui, en 1928, l'a expliquée pour la première fois. Cette force est souvent appelée simplement la force de dispersion. Parce que les électrons d'un atome ou d'une molécule sont en mouvement constant (ou, alternativement, leur emplacement est soumis à la variabilité de la mécanique quantique), à ​​tout moment, un atome ou une molécule peut développer un dipôle temporaire et instantané si ses électrons sont distribués asymétriquement. La présence de ce dipôle peut, à son tour, déformer les électrons d'un atome ou d'une molécule voisin, produisant un dipôle induit. Ces deux dipôles temporaires fluctuant rapidement entraînent donc une attraction électrostatique relativement faible entre les espèces, une force dite de dispersion. Les forces de dispersion qui se développent entre les atomes de différentes molécules peuvent attirer les deux molécules l'une vers l'autre. Les forces sont cependant relativement faibles et ne deviennent significatives que lorsque les molécules sont très proches. Les atomes et molécules plus gros et plus lourds présentent des forces de dispersion plus fortes que les atomes et molécules plus petits et plus légers. F2 et Cl2 sont des gaz à température ambiante (reflétant des forces d'attraction plus faibles) ; Br2 est un liquide et I2 est un solide (reflétant des forces d'attraction plus fortes). Liaison hydrogène Le fluorure de nitrosyle (ONF, masse moléculaire 49 amu) est un gaz à température ambiante, alors que l'eau (H2O, masse moléculaire 18 amu) est un liquide, même si elle a une masse moléculaire plus faible. Les deux molécules ont à peu près la même forme et l'ONF est la molécule la plus lourde et la plus grosse. On s'attend donc à ce qu'il subisse des forces de dispersion plus importantes. De plus, cette différence de points d'ébullition ne peut pas être le résultat de différences dans les moments dipolaires des molécules. Les deux molécules sont polaires et présentent des moments dipolaires comparables. La grande différence entre les points d'ébullition est due à une attraction dipolaire particulièrement forte qui peut se produire lorsqu'une molécule contient un atome d'hydrogène lié à un atome de fluor, d'oxygène ou d'azote (les trois éléments les plus électronégatifs). La très grande différence d'électronégativité entre l'atome H (2,1) et l'atome auquel il est lié (4,0 pour un atome F, 3,5 pour un atome O, ou 3,0 pour un atome N), combinée à la très petite taille d'un L'atome H et les tailles relativement petites des atomes F, O ou N, conduisent à des charges partielles très concentrées avec ces atomes. Les molécules avec des fragments F-H, O-H ou N-H sont très fortement attirées par des fragments similaires dans les molécules voisines, un type particulièrement fort d'attraction dipolaire– appelée liaison hydrogène. Des exemples de liaisons hydrogène incluent HF⋯HF, H2O⋯HOH et H3N⋯HNH2, dans laquelle les liaisons hydrogène sont désignées par des points.  Forces ioniques–dipôles La force dipolaire d'un ion– est l'attraction électrostatique entre un ion et un dipôle. Ces forces sont courantes dans les solutions et jouent un rôle important dans la dissolution des composés ioniques dans l'eau. Lorsqu'un composé ionique comme le KCl est ajouté à un solvant polaire comme l'eau, les ions du solide se séparent et se dispersent uniformément. Ion–dipôle Les forces attirent l'extrémité positive (hydrogène) des molécules d'eau polaires vers les ions chlorure négatifs à la surface du solide, et ils attirent les extrémités négatives (oxygène) vers les ions potassium positifs. Les molécules d'eau entourent les ions individuels K+ et Cl−, réduisant les fortes forces interioniques qui lient les ions ensemble (dans un solide) et les laissant se déplacer dans solution sous forme d'ions solvatés. Surmonter l'attraction électrostatique permet le mouvement indépendant de chaque ion hydraté dans une solution diluée lorsque les ions passent de positions fixes dans le composé non dissous à des ions solvatés largement dispersés en solution. La force des interactions ioniques–dipolaires est directement proportionnelle à i) la charge sur l'ion et ii) l'amplitude du dipôle des molécules polaires. Ce texte est adapté de <a href=""https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/10-introduction"">Openstax, Chemistry 2e , Chapitre 10 : Liquides et solides</a>.

Forces intermoléculaires

Les atomes et les molécules interagissent par le biais de liaisons (ou forces) : intramoléculaires et intermoléculaires. Les forces sont électrostatiques car elles résultent d’interactions ...

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Molecular Biology

Biologie moléculaire

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Biochimie de la cellule

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMES ET CONCEPTS CLÉS

forces between molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids.

Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der Waals forces are also called dispersion forces or London dispersion forces.

These attractions help determine how molecules stick together and how they move past one another. In liquids, they influence flow and boiling behavior. In solids, they help shape the structure and stability of the material.

Forces Between Molecules

the periodic table and organismal elements

the-periodic-table-and-organismal-elements

Element Groups in Living Things

Living things are built from elements found on the periodic table. This page focuses on the elements that make up organisms and how they are grouped in biology. These organismal elements are usually divided into major, minor, and trace categories. Major elements make up most of the mass of living matter. Minor elements are needed in smaller amounts. Trace elements are present in very small amounts but still play important roles. The periodic table helps show where these elements fit and how...

functional groups

Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way. Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the...

polymers

Polymer Structures and Uses

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials. Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made. The structure of a...

what are lipids?

Lipids in Cells: Fats and Membranes

Lipids are a group of biomolecules found in living things. They are known for their role in energy storage and in building cell membranes. This makes them important in many parts of biology. Fats are one common type of lipid. Other lipids include phospholipids and steroids. Each group has a different structure and a different job in the body. Phospholipids are especially important because they help form cell membranes. Steroids also belong to the lipid group, and they have their own distinct...

structure of lipids

Types of Lipids and Their Structure

Lipids are a major group of biological molecules, and their structure helps explain their different forms. Many lipids are built from fatty acids, which are long hydrocarbon chains with a carboxyl group. The carbon chain is hydrophobic, meaning it does not mix well with water, while the carboxyl group is the acidic end. Triglycerides are one common lipid type. They consist of a glycerol molecule joined to three fatty acid chains. Saturated triglycerides have fatty acids with only single...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structures and Types

Carbohydrates are biomolecules built from carbon, hydrogen, and oxygen. Their chemistry helps explain how simple sugars join together and how larger carbohydrate molecules form. The smallest carbohydrates are monosaccharides, or single sugar units. These can link to make disaccharides, which contain two sugar units, and polysaccharides, which are long chains of many sugar units. Carbohydrates play an important role in biology because they are part of the structures and processes found in...

nucleic acids

Nucleic Acids and Genetic Information

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life. DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

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Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

How Biomolecules Hold Their Shape

Biomolecules hold their shape through noncovalent attractions. These interactions occur within and between molecules and help control the structure and stability of complexes. They are different from covalent bonds because they do not involve sharing electrons. Four main noncovalent interactions are important in biology: hydrogen bonds, van der Waals forces, ionic bonds, and hydrophobic interactions. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is covalently bonded to a strongly electronegative...

pH Scale and Acid-Base Balance

pH measures how acidic or basic an aqueous solution is. It is a key way to describe the balance between acids and bases in water-based solutions. The pH scale shows this balance with low values for acidic solutions and high values for basic solutions. Neutral solutions fall in the middle of the scale. Understanding pH helps explain how different substances behave in water. It also helps compare solutions that are more acidic, more basic, or neutral.

hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Explore the main intermolecular attractions, including dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces, for high school chemistry.

Forces Between Molecules | JoVE K12

molecular biology

JoVE Core Biologie Moléculaire illustre les processus moléculaires au sein de la cellule grâce à des leçons vidéos claires et concises. Les applications de ces concepts sont ensuite démontrées grâce à des expériences concrètes en laboratoire.

Forces Between Molecules

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