Moment dipolaire de liaison et de molécule. Liaison hydrogène.

TEMA7. Moment dipolaire de la liaison. Moment dipolaire de la molécule. Liaisons hydrogène.
La mesure de la polarité d'une liaison est son moment dipolaire μ :
μ = e l,
où e est la charge de l'électron, l est la distance entre les centres de charges positive et négative.
Le moment dipolaire est une grandeur vectorielle. Les concepts de "moment dipolaire de la liaison" et de "moment dipolaire de la molécule" ne coïncident que pour les molécules diatomiques. Le moment dipolaire de la molécule est égal à la somme vectorielle des moments dipolaires de toutes les liaisons. Ainsi, le moment dipolaire d'une molécule polyatomique dépend de sa structure.

Exemple 1. Déterminer quelles des molécules suivantes F2, HF, BeF2, BF3, PF3, CF4 sont polaires.
Solution : Les molécules diatomiques formées par des atomes identiques (F2) sont non polaires, tandis que celles formées d'atomes différents (HF) sont polaires. La polarité des molécules composées de trois atomes ou plus dépend de leur structure. La structure des molécules BeF2, BF3, CF4 est expliquée par l'hybridation des orbitales atomiques (respectivement, hybridation sp-, sp2- et sp3-). La somme géométrique des moments dipolaires des liaisons E-F dans ces molécules est nulle, elles sont donc non polaires.
Dans la molécule PF3, il y a un chevauchement des orbitales p de l'atome de phosphore avec les orbitales p électroniques des trois atomes de fluor. En conséquence, cette molécule a une structure pyramidale. Une conclusion similaire est obtenue en expliquant la structure de PF3 par l'hybridation sp3 avec une paire d'électrons non partagée. Le moment dipolaire total des liaisons P-F n'est pas nul et cette molécule est polaire.
Exemple 2. Caractériser les capacités de valence des atomes d'oxygène et de sélénium.

Exemple 3. Classer les molécules NH3, H2O, SiH4, PH3 en fonction de l'augmentation de la longueur de la liaison chimique entre l'élément et l'hydrogène.
Solution : La longueur de la liaison chimique augmente avec l'augmentation du rayon de l'atome lié à l'atome d'hydrogène. Les molécules se classent dans l'ordre suivant : H2O, NH3, PH3, SiH4.
Exemple 4. Classer les molécules O2, N2, Cl2, Br2 en fonction de l'augmentation de l'énergie de la liaison chimique.
Solution : L'énergie de la liaison augmente à mesure que sa longueur diminue et que la multiplicité de la liaison augmente. Ainsi, la liaison simple dans la molécule de chlore est plus forte que dans la molécule de brome. La liaison double se trouve dans la molécule d'oxygène. Cette liaison est plus forte que la simple liaison dans la molécule de chlore, mais plus faible que la triple liaison dans la molécule d'azote. Par conséquent, l'énergie de la liaison chimique augmente dans l'ordre suivant : Br2, Cl2, O2, N2.
Exemple 5. Déterminer le type de réseau cristallin des substances suivantes : graphite, zinc, chlorure de zinc, dioxyde de carbone solide.

5.2. Caractériser les capacités de valence des atomes de fluor et de brome.
5.3. Classer les molécules Cl2, Br2, O2, N2 en fonction de l'augmentation de la longueur de la liaison chimique.
5.4. Classer les molécules H2O, H2S, H2Se, H2Te en fonction de l'augmentation de l'énergie de la liaison chimique entre l'élément et l'hydrogène.
5.5. Déterminer le type de réseau cristallin des substances suivantes : fer, silicium, iode, fluorure de calcium.