Forces intermoléculaires et propriétés physiques

Les interactions électrostatiques qui existent entre les molécules sont appelées forces intermoléculaires. Ces forces d’attraction influencent diverses propriétés physiques, telles que le point de fusion, le point d’ébullition et la solubilité.

Les trois principaux types de forces intermoléculaires comprennent les fortes interactions ion-dipôle entre les ions et les molécules polaires, les interactions dipôle-dipôle entre les molécules polaires et, enfin, la plus faible de toutes – les forces de dispersion – présentes dans toutes les molécules, polaires et non polaires.

Les interactions ion-dipôle sont communes aux solutions. Lorsqu’un composé ionique comme le chlorure de sodium est dissous dans un solvant polaire comme l’eau, les ions s’alignent avec les extrémités chargées opposéement des molécules d’eau, permettant une attraction électrostatique maximale.

Alternativement, les interactions dipôle-dipôle sont présentées par des molécules polaires avec des dipôles permanents, où l’extrémité positive d’une molécule interagit électrostatiquement avec l’extrémité négative de la molécule voisine.

Lorsqu’un atome d’hydrogène lié à l’oxygène, à l’azote ou au fluor est attiré par l’atome électronégatif d’une molécule voisine, une liaison hydrogène – un type spécial d’interaction dipôle-dipôle – se forme. Notamment, les composés capables de se lier à l’hydrogène présentent des points de fusion et d’ébullition élevés.

Les forces de dispersion sont le résultat de dipôles temporaires et ont tendance à augmenter avec la masse molaire. Les atomes de masse plus élevée ont plus d’électrons et des nuages d’électrons plus grands, ce qui entraîne une augmentation des forces de dispersion. Par conséquent, plus d’énergie est nécessaire pour surmonter les forces d’attraction entre les atomes voisins, ce qui entraîne des points d’ébullition et de fusion plus élevés.

Cela explique pourquoi les points d’ébullition des alcanes augmentent avec leur masse molaire.

Cependant, la masse molaire n’est pas le seul critère. Bien qu’il ait les mêmes masses, le n-pentane a un point d’ébullition plus élevé que le néopentane en raison de l’augmentation de la surface disponible pour les forces de dispersion.

Les forces intermoléculaires sont également cruciales pour déterminer la solubilité. Les liquides de type et d’amplitude similaires de forces intermoléculaires, tels que l’eau et l’éthanol, sont entièrement solubles dans toutes les proportions ou sont miscibles.

En revanche, les liquides tels que l’hexane et l’eau, avec différents types et amplitudes de forces intermoléculaires, sont insolubles dans la plupart des proportions ou non miscibles.

Dans l’ensemble, les forces intermoléculaires sont relativement faibles car des charges petites ou partielles interagissent sur de grandes distances.