Les liaisons covalentes polarisées

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Fiches
Classe(s) : 1re STL | Thème(s) : Les propriétés des espèces chimiques

A L’électronégativité

L’électronégativité d’un atome est une valeur numérique, indiquant la capacité de l’atome à attirer à lui le doublet d’électrons engagé dans une liaison de covalence : plus son électronégativité est forte plus il est attracteur.

Tableau de 2 lignes, 10 colonnes ;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : Élément; H; C; N; O; F; Na; P; S; Cl; Ligne 2 : Électronégativité de Pauling; 2,2; 2,6; 3,0; 3,4; 4,0; 0,90; 2,2; 2,6; 3,2;

Dans le cas d’une liaison entre 2 éléments A et B, on calcule la différence d’électronégativité entre les deux :

si la différence est inférieure ou égale à 0,4, la liaison est apolaire, le doublet d’électrons est équitablement réparti : A—B (H—H, C—H…)

si la différence est comprise entre 0,5 et 2, la liaison est polaire, la probabilité de présence du doublet d’électrons est plus grande vers B, l’élément le plus électronégatif : Aδ+—Bδ. A porte alors une charge partielle positive δ+ et B, porte alors une charge partielle négative δ(Oδ—Hδ+, Cδ+—Clδ) ;

si la différence est supérieure à 2, la liaison est ionique : B, l’élément le plus électronégatif porte une charge négative entière – et A une charge positive entière + : A+ + B (Na+ + F, Na+ + Cl).

B Les molécules polaires

Lorsqu’une molécule comporte une ou plusieurs liaisons polarisées, alors le barycentre des charges partielles positives et le barycentre des charges partielles négatives ne sont pas forcément au même endroit : la molécule est alors dipolaire.

Exemples

L’eau comporte 2 liaisons OH polarisées qui se répartissent dans un plan : le barycentre des charges positives se place au milieu des deux éléments hydrogène, ce qui ne coïncide pas avec le barycentre des charges négatives, qui est l’élément oxygène. L’eau est donc un solvant polaire.

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Le dioxyde de carbone comporte deux liaisons CO qui se répartissent sur un segment : δO=C2δ+=Oδ. Ici le barycentre des charges négatives se place sur le carbone, qui est l’unique centre de charges positives : cette molécule n’est donc pas dipolaire. Elle est apolaire.

C La liaison hydrogène

Les liaisons O—H et N—H sont polaires. Il peut s’établir une liaison hydrogène entre l’élément hydrogène d’une liaison O—H ou N—H d’une molécule et un élément électronégatif porteur d’un doublet non liant comme l’oxygène ou l’azote d’une autre molécule (éventuellement la même).

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On montre ici, une liaison hydrogène présente entre des molécules comportant une fonction alcool. Cette liaison est moins forte qu’une liaison covalente, mais elle permet d’expliquer pourquoi la molécule d’ADN a une structure hélicoïdale ou pourquoi la glace fond à 0 °C.

D Les interactions de Van der Waals

L’interaction de Van der Waals est une interaction électrique attractive de faible intensité entre des atomes, des molécules à courte distance. Les forces de Van der Waals sont d’autant plus grandes que les électrons sont nombreux et la molécule étendue.

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E Les énergies des liaisons

L’énergie nécessaire pour rompre une liaison covalente (liaison intramoléculaire) est de l’ordre de plusieurs centaines de kilojoules par mol ce qui une dizaine de fois plus élevé que pour rompre une liaison hydrogène (liaison intra ou intermoléculaire). Dans le cas de l’inter­action de Van der Waals (interaction intermoléculaire), l’ordre de grandeur est de quelques kilojoules par mol. Une liaison de covalence est donc nettement plus solide qu’une liaison hydrogène, elle-même plus solide qu’une interaction de Van der Waals.

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