Nous expliquons ce que sont les forces intermoléculaires et comment elles sont classées. Aussi, quelles sont ses caractéristiques générales et quelques exemples.
Que sont les forces intermoléculaires ?
Les forces intermoléculaires sont appelées l’ensemble des forces attractives et répulsives qui se produisent entre les molécules de matière en raison, généralement, de la présence et de la distribution de leurs électrons (polarité).
Ces forces se produisent dans la nature et font partie des éléments et des processus impliqués dans la liaison entre les atomes et les molécules pour atteindre des structures plus complexes , qui peuvent se produire à travers différents types de processus, qui à leur tour impliquent différents types de forces.
Ainsi, des forces intermoléculaires se produisent entre des molécules de natures différentes , déterminant de nombreuses propriétés physiques de la substance résultante, telles que son état d’agrégation , ses points de fusion et d’ébullition, sa solubilité, sa densité, etc.
Voir aussi : Colloïdes
Importance des forces intermoléculaires
Les forces intermoléculaires sont des forces fondamentales pour la construction de structures moléculaires complexes , telles que celles nécessaires à la vie ou pour former des substances inorganiques de diverses natures.
De plus, de nombreuses propriétés physiques de la substance résultante dépendent des forces intermoléculaires , car elles déterminent à quel point les plus petites particules d’une substance sont attirées les unes vers les autres.
Qu’est-ce qu’une liaison chimique ?
Une liaison chimique est le processus par lequel deux atomes ou plus se rejoignent pour former un composé chimique. Cela permet à la structure résultante d’atteindre une plus grande stabilité que celle des atomes séparément. Il existe deux classifications des liaisons chimiques :
- Liaisons covalentes . Ce sont des liaisons chimiques dans lesquelles deux atomes partagent des électrons de leur enveloppe externe pour former un composé stable.
- Non covalent . Considérées comme des « interactions faibles » ou celles de plus faible énergie, elles maintiennent les molécules, les ions et les parties de molécules ensemble. Ces liaisons sont données par différents types de forces : liaisons hydrogène , forces de Van der Waals ou dispersion de Londres.
Types de forces intermoléculaires
Forces ion-ion
Ils se produisent entre des molécules ou des atomes chargés électriquement (cation si la charge est positive, anion si elle est négative), selon la règle fondamentale selon laquelle les ions de charges égales se repoussent et de charges différentes s’attirent.
Forces ion-dipôles
Ce sont des forces d’attraction entre un ion (un atome chargé) et une molécule polaire . Le dipôle (généré dans la molécule polaire) relie l’ion par son extrémité de charge opposée à celle de l’ion, avec une intensité proportionnelle à la charge de l’ion.
De nombreux dipôles peuvent être réunis de cette manière, si l’ion est suffisamment grand. Ce sont les forces impliquées dans la dissolution des sels , par exemple.
Forces ion-dipôles induites
Très similaire au cas de l’ion et de la molécule polaire, mais au lieu de cette dernière, il s’agit d’une molécule non polaire dans laquelle un dipôle est induit par le champ électrostatique de l’ion , acquérant une polarité instantanée, mais de faible intensité.
forces hydrophobes
C’est le nom donné aux forces répulsives que certaines molécules présentent à l’eau , comme c’est le cas de nombreux lipides.
Ces molécules, dans leur effort pour minimiser la surface qui interagit avec un milieu aqueux, s’organisent pour former des agrégats supramoléculaires.
Ce type de constructions moléculaires est fondamental pour la vie car dans de nombreux cas elles permettent la construction de membranes biologiques.
Liaisons hydrogène
La liaison hydrogène se produit lorsqu’un atome d’hydrogène dans un composé chimique se lie à un atome fortement électronégatif , tel que l’azote , l’oxygène ou le fluor.
Cela laisse l’hydrogène avec une légère charge électropositive partielle, suffisante pour interagir à nouveau avec d’autres atomes électronégatifs (les mêmes N, O et F) d’une autre molécule, créant un pont ou un lien entre les deux.
Ces liaisons seront d’autant plus fortes que l’ atome lié à l’hydrogène sera électronégatif.
Forces de Van der Waals
Cette appellation fait référence à certaines forces attractives et/ou répulsives entre molécules qui n’ont rien à voir avec des liaisons intramoléculaires (covalentes, ioniques, métalliques) mais plutôt avec leur nature électromagnétique ou polaire dans des cas bien précis. Les forces de van der Waals sont :
- Forces dipôle-dipôle . Ce sont des forces entre deux dipôles permanents, appelées forces de Keesom. Ces interactions se produisent entre les molécules polaires, qui ont un pôle positif (densité de charge + ) et un pôle négatif (densité de charge – ), de sorte que le pôle positif interagit avec le pôle négatif. Pour les casser, il faut introduire plus d’ énergie qu’il n’en faudrait pour séparer les molécules non polaires. La liaison hydrogène est souvent considérée comme un exemple de cela.
- Forces dipôle-dipôle induites . Ce sont des forces qui sont générées lorsqu’un dipôle induit un dipôle dans une molécule non polaire, ce sont donc des interactions qui se produisent entre des molécules polaires et non polaires. Ensuite, ce dipôle induit peut interagir avec un autre dipôle, comme s’il s’agissait des forces de Keesom. Pour cette raison, par exemple, des gaz non polaires (tels que Cl) peuvent être dissous dans des solvants polaires.
Forces de dispersion de Londres
Souvent considérées parmi les forces de Van der Waals (et appelées forces dipolaires induites par des dipôles instantanés), elles ne se produisent qu’entre des molécules apolaires qui, en s’approchant, subissent une distorsion dans leurs nuages électroniques et produisent réciproquement des dipôles induits transitoires.
Cela leur permettra alors de se rapprocher, par leurs extrémités électriquement opposées , avec une force proportionnelle au nombre d’électrons qu’ils présentent et que l’on a vu, donc, répartis d’une autre manière.
Exemples de composés qui ont des forces moléculaires
- Membranes cellulaires . La bicouche lipidique qui entoure nos cellules fonctionne sur la base de forces hydrophobes, qui organisent tous les lipides de la même manière, avec leurs têtes hydrophiles tournées vers l’extérieur et leurs corps hydrophobes tournés vers l’intérieur de la cellule.
- Brins d’ADN . La double hélice de l’ADN est maintenue par des liaisons hydrogène qui lui confèrent sa structure fixe habituelle.
- enzymes . Ils réagissent à leurs substrats, attirés par une force ion-ion qui garantit une attraction forte et permanente.
- Dissolution des sels . Par exemple, le chlorure de sodium (NaCl) a des charges électriques de ses ions (Na + et Cl – ) qui interagissent avec les densités de charge électrique du dipôle de l’eau, formant des interactions ion-dipôle.
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