Forces Van der Waals

Les atomes d’une molécule sont maintenus ensemble par des forces attractives connues sous le nom de liaisons chimiques.
Les molécules de la matière (à l’état liquide et solide) sont quant à elles maintenues par des forces intermoléculaires connues sous le nom de forces de Van der Waals.
Les forces de Van der Waals dépendent de la polarité des molécules.
Si les molécules sont polaires, alors elles interagissent entre-elles et ce sont ces interactions qui constituent les forces intermoléculaires aussi appelées forces de Van der Waals.
Les polarités des molécules dépendent elles-mêmes de la géométrie des molécules et de la polarité des liaisons.

Par exemple:
La méthanal a des liaisons covalentes polarisées d’un seul côté de la molécule, il se comporte donc comme un dipôle — il a d’un côté une borne négative et de l’autre une borne positive

Interaction dipôle-dipôle

Un ensemble de molécules polaires va s’orienter, car le pôle positif de l’un attirera le pôle négatif de l’autre.
Les molécules sont donc attirées les unes vers les autres. On parle ici d’interaction dipôle-dipôle.
```
Molécules polaires:
Interaction dipôle-dipôle
```
Les interactions dipôle-dipôle font intervenir des charges partielles,
elles sont donc moins fortes que les interactions ion-ion, qui font intervenir des charges entières.
De manière générale, les forces de Van der Waals sont 100 à 1000 fois plus faibles que les forces de type liaison chimique à l’intérieur des molécules.
Plus la température augmente, plus l’agitation des particules augmente, et plus la résistance des forces intermoléculaires diminue — ce qui explique les changements d’état.

Exemple: Si on réchauffe un glaçon (qui est donc solide), alors les liaisons intermoléculaires se trouvent fragilisées par l’agitation des molécules H₂O, le glaçon fond (il passe à l’état liquide).

Dans une moléculaire non polaire, la distribution des électrons au sein de l’atome est symétrique. Mais comme les électrons sont en mouvement, il y a des moments où la répartition des électrons ne sera pas symétrique: cela forme un dipôle instantané.
Si plusieurs atomes sont à proximité, le mouvement des électrons de l’un influence le mouvement des électrons de l’autre et les moments dipolaires instantanés s’alignent. Ce mouvement synchronisé des électrons aboutit à une attraction dipôle instantané-dipôle instantané.
Ces forces sont appelées forces de dispersion de London. Comme ces forces sont dues au mouvement des électrons, leur intensité augmente avec le nombre d’électrons présents dans l’atome ou molécule.
```
Molécules non polaires:
Interaction dipôles instantanés
aka. Forces de dispersion de London
```
Exemple: Le dioxyde de carbone est une molécule non polaire qui pourtant se solidifie si la température atteint –78 °C (sans passer par l’état liquide). Même les gaz nobles, comme l’argon, peuvent être liquéfiés, voire même solidifiés.

Pour déterminer le type de force qui relie un élément chimique aux autres, il suffit donc de se poser une série de questions:

S’agit-il d’un composé ionique (Δ EN > 1.9)?
Si oui, il s’agit d’interactions ion-ion, des interactions entre deux charges complètes (force+++).
La molécule est-elle polaire (géométrie non symétrique)?
Si oui, il s’agit de forces de Van der Waals, des interactions entre deux charges partielles (force+).
Si la molécule possède un atome d’hydrogène lié à un atome très électronégatif — oxygène / azote / fluor, il s’agit d’un cas particulier des forces de Van der Waals: des ponts hydrogène (force++).
Si la molécule est apolaire, il s’agit de forces de London, des interactions entre moments dipolaires instantanés (force-).
Elles augmentent suivant le nombre d’électrons présents dans la molécule.

Exemple:
Classer les molécules suivantes par température d’ébulition:
KBr, CH₄, SiH₄, NH₃

Pour info:

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