9. Cristal de sel
Na +
Cl −
Cl −
Na +
Na +
Cl −
qq'
F=k 2
r
L’interaction coulombienne assure la cohésion des
cristaux ioniques
10. Cristal de sel
Cl −
Na +
Na +
Cl −
Na +
Formule
chimique du
solide ionique :
NaCl
Cl −
Na
+
Na +
Cl −
Na +
Cl
Cl −
Na +
−
Cl
Cl −
−
Na +
Cl −
Na +
L’interaction coulombienne assure la cohésion des
cristaux ioniques
32. Liaison hydrogène
−δ
+δ
A H
−δ
B
Reste de la
molécule
Liaison covalente
Elle résulte d’une interaction électrostatique entre
un atome d’hydrogène lié à un atome très
électronégatif (F, O, N) ET un atome très
électronégatif portant au moins 1 doublet non liant.
33.
34.
35. Une molécule d’eau (polarisé de façon
permanente) peut engager 4 liaisons
hydrogène (au maximum) avec ses voisines
49. Ces liaisons inter-moléculaires sont plus faibles que les liaisons chimiques à l’intérieur des molécules
mais de leur intensité dépendra l’état d’un corps pour des conditions données. Prenons par exemple une
série de petites molécules : H2O, NH3, CH4. Dans les conditions de température et de pression usuelles
sur Terre, l’eau existe sous forme liquide alors que l’ammoniac ou le méthane n’existent que sous forme
gazeuse. C’est parce que l’interaction entre deux molécules d’eau est plus forte que celle entre deux
molécules de méthane. D’autre part, lorsqu’on chauffe un liquide, on détruit ces liaisons et on permet
aux molécules de la surface du liquide de s’échapper sous forme de vapeur. Ces liaisons existent même
entre des atomes ou des molécules inertes (argon, hélium, di-azote…) mais elles sont extrêmement
faibles. C’est pourquoi il faut descendre à des températures très basses (où l’agitation de la matière est
très réduite) pour les obtenir sous forme liquide. En se basant sur les travaux de van der Waals, Dewar a été
le premier à liquéfier l’azote en 1898 et Kamerlingh Onnes l’hélium en 1908.
Refroidir la matière pour voir se former des liaisons très faibles qui ne survivraient pas à température ordinaire… une idée
qui a fait son chemin !
Les chercheurs s’intéressent aujourd’hui à des objets bien singuliers appelés « agrégats ». Ils contiennent un petit nombre d’atomes ou de
molécules (de 2 à quelques centaines) collés entre eux grâce à ces forces de van der Waals. Ce ne sont pas des solides ou des liquides, dans
lesquels chaque molécule est anonymement plongée au milieu d'un nombre considérable de ses semblables. Ce ne sont pas des gaz non plus, dans
lesquels chaque molécule est isolée sauf au moment des chocs avec ses congénères. Ce sont des agrégats ! On a su les fabriquer à partir des années
70 grâce à une technique appelée jet supersonique qui fonctionne un peu sur le même principe qu’un réfrigérateur. A travers un tout petit trou, un
flux de gaz à la pression atmosphérique (ou légèrement comprimé) entre dans une enceinte où règne un vide très poussé. Subissant ainsi une forte
chute de pression, sa température chute de façon drastique et les agrégats se forment. Avec une subtile maîtrise des conditions expérimentales
(pression, taille du petit trou, mélange des gaz), on sait en fabriquer des tout petits ou des plus gros, des homogènes ou des plus complexes contenant des molécules
différentes…