Les différents types de liaisons chimiques

La liaison chimique

La liaison chimique est la force qui lie les atomes, les ions ou les molécules pour former des substances. Lorsque deux molécules sont liées par des forces intermoléculaires, on parle de forces de liaison. L'indice de coordination est le nombre d'ions de signe opposé autour d'un autre ion.

Liaison ionique

La liaison ionique résulte de l'union entre des ions positifs et négatifs. Chaque ion positif est entouré par le plus grand nombre possible d'ions négatifs. La force du réseau (E_réseau) est l'énergie qui apparaît lorsqu'une mole de composé ionique solide se forme à partir de ses ions constitutifs.

Cycle de Born-Haber

L'énergie réticulaire des composés ioniques peut être calculée de manière indirecte. Elle est basée sur le fait qu'un même composé peut être obtenu de deux manières :

• Voie indirecte : Les composés se lient pour donner un cristal ionique solide.
• Voie directe :
  1. Vaporisation d'une mole de Li.
  2. Dissociation d'une demi-mole de F₂.
  3. Ionisation d'une mole d'atomes de Li.
  4. Ionisation d'une mole d'atomes de F.
  5. Condensation des ions gazeux pour former une mole de solide.

Liaison covalente

La liaison covalente est l'union de deux atomes qui partagent une ou plusieurs paires d'électrons.

Modèle de Lewis

Le modèle de Lewis représente le symbole de l'élément et des points autour pour simuler les électrons de la dernière couche.

Théorème de la liaison de valence

Lorsque deux atomes sont joints par une liaison covalente, les orbitales se mélangent, et plus le mélange est important, plus la liaison est forte. Le nombre d'atomes liés de manière covalente est égal au nombre d'électrons de valence non appariés. Un atome ne peut pas former de liaisons covalentes s'il n'a pas d'électrons non appariés.

Paramètres de la liaison

• Enthalpie de liaison (E₀) : Énergie nécessaire pour dissocier une mole d'éléments et obtenir des atomes à l'état gazeux.
• Longueur de liaison : Distance entre les noyaux des atomes liés de manière covalente.
• Moment dipolaire : Mesure de la polarité d'une liaison. Plus la différence d'électronégativité entre les atomes est grande, plus la liaison est polaire.

Liaison polaire et liaison apolaire

Une liaison polaire se forme lorsque l'un des atomes est plus électronégatif que l'autre, ce qui entraîne un déplacement de la charge électrique. Une liaison apolaire se forme lorsque les électrons sont partagés entre des atomes de même électronégativité.

Liaison métallique

La liaison métallique se forme lorsque les atomes métalliques s'assemblent pour former un réseau. Les atomes sont disposés de manière ordonnée et les électrons de valence sont délocalisés, formant un "nuage" d'électrons qui assure la cohésion du réseau.

Forces intermoléculaires

Les forces intermoléculaires sont des forces d'attraction entre les molécules. Elles sont plus faibles que les liaisons chimiques.

Forces de Van der Waals

• Dipôle-dipôle : Entre des molécules polaires.
• Dipôle-dipôle induit : Entre une molécule polaire et une molécule non polaire.
• Forces de dispersion (London) : Résultent de l'induction mutuelle de dipôles temporaires due au mouvement des électrons.

Ponts hydrogène

Les ponts hydrogène se forment entre un atome d'hydrogène lié à un atome très électronégatif (F, O, N) et un autre atome électronégatif (F, O, N).

Propriétés des substances

Substances ioniques

Constituées d'ions positifs et négatifs, avec des liaisons ioniques fortes. Elles sont généralement dures, ont un point de fusion élevé (600-3000 °C) et ne sont pas conductrices à l'état solide.

Substances moléculaires covalentes

Constituées de molécules liées par des forces de Van der Waals ou des ponts hydrogène. Elles sont généralement très douces, ont un point de fusion bas (-272 à -400 °C) et ne sont pas conductrices.

Substances atomiques

Constituées d'atomes liés par des liaisons covalentes fortes. Elles sont généralement très dures, ont un point de fusion élevé (1200-3600 °C) et ne sont pas conductrices.

Substances métalliques

Constituées d'un réseau d'ions positifs baignant dans un nuage d'électrons délocalisés. Elles ont des propriétés variables : de douces à très dures, avec un point de fusion variable (-39 à 3400 °C) et sont de bons conducteurs.