Expliquer la cohésion des solides ioniques et moléculaires

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Fiches
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Solutions ioniques et chimie organique


Rappels de cours

1 La polarité d’une liaison

► Un atome A est plus électronégatif qu’un atome B s’il a tendance à attirer à lui les électrons de la liaison covalente qui le lie à B.

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► Lorsqu’une liaison covalente relie un atome A à un atome B, A étant plus électronégatif que B, alors la liaison A-B est dite polaire. On considère alors que A porte un excès de charge négative (notéeδ) et B porte un défaut de charge négative (notéeδ+). AδBδ+ constitue alors un dipôle électrique.

2 La cohésion des solides ioniques

► Un solide ou cristal ionique est constitué d’anions et de cations, assimilés à des sphères dures, régulièrement disposées dans l’espace. Un solide ionique est électriquement neutre.

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► La formule d’un solide ionique informe sur la nature et la proportion des ions présents.

► Dans un solide ionique, chaque ion s’entoure d’ions de signes opposés. La liaison ionique correspond à l’interaction électrique existant entre ces ions de charges contraires. C’est elle qui assure la cohésion du solide ionique.

3 La cohésion des solides moléculaires

► Un solide ou cristal moléculaire est constitué de molécules régulièrement disposées dans l’espace. La cohésion de ces solides est assurée par deux types d’interactions intermoléculaires : les liaisons de Van der Waals et les liaisons hydrogène.

► Les interactions de Van der Walls sont des interactions entre dipôles électriques qui apparaissent au sein des solides moléculaires. Elles sont beaucoup plus faibles que les interactions électriques qui assurent la cohésion des solides ioniques ou qu’une liaison covalente.

► La liaison hydrogène s’établit lorsqu’un atome d’hydrogène H lié à un atome très électronégatif (oxygène O, azote N ou fluor F) interagit avec un autre atome d’oxygène, d’azote ou de fluor.

► Cette liaison est notée en pointillé et les trois atomes concernés sont alignés. Elle est plus intense qu’une interaction de Van der Walls, mais reste moins intense que les interactions électriques qui assurent la cohésion des solides ioniques ou qu’une liaison covalente.

exemple La liaison hydrogène dans une molécule d’eau

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Méthode

Déterminer les distances entre les ions dans un cristal

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Dans le cristal ionique de chlorure de sodium, la distance entre les centres des sphères qui représentent un ion Na+ (gris) et un ion Cl (vert) est d=281pm=281×1012m.

1. Le rayon ionique des ions sodium est r(Na+)=95 pm. Sachant que les cations sont en contact avec les anions, en déduire le rayon ionique des ions chlorure r(Cl).

2. Calculer la plus courte distance entre deux ions sodium, et entre deux ions chlorure.

Solution

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1. r(Na+)+r(Cl)=281 pm donc r(Cl)=28195=186 pm.

2. Les ions sodium les plus proches sont sur une diagonale d’un carré de côté r(Na+) + r(Cl) donc à une distance D=(r(Na+)+r(Cl))×2=397 pm.

On observe que la plus courte distance entre deux ions chlorure vaut également D.