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Dans cet article, nous parlerons des forces de dispersion de Londres, la plus faible des forces. Nous apprendrons comment ces forces fonctionnent, quelles sont leurs propriétés et quels sont les facteurs qui influent sur leur force
- Cet article traite des forces de dispersion de Londres.
- Tout d'abord, nous définirons les forces de dispersion de Londres.
- Ensuite, nous examinerons des diagrammes pour voir ce qui se passe au niveau moléculaire.
- Ensuite, nous découvrirons les propriétés des forces de dispersion et les facteurs qui les influencent.
- Enfin, nous étudierons quelques exemples pour consolider notre compréhension du sujet.
Définition des forces de dispersion de Londres
Les forces de dispersion deLondon sont une attraction temporaire entre deux atomes adjacents. Les électrons d'un atome ne sont pas symétriques, ce qui crée un dipôle temporaire. Ce dipôle provoque undipôle induit par dans l'autre atome, ce qui entraîne l'attraction entre les deux.
Lorsqu'une molécule a un dipôle, ses électrons sont inégalement répartis, elle a donc une extrémité légèrement positive (δ+) et une extrémité légèrement négative (δ-). Un dipôle temporaire est causé par le mouvement des électrons. On parle de dipôle induit lorsqu'un dipôle se forme en réponse à un dipôle voisin.
Les forces d'attraction qui existent entre les molécules neutres sont de trois types : la liaison hydrogène, les forces dipôle-dipôle et les forces de dispersion de London. En particulier, les forces de dispersion de London et les forces dipôle-dipôle sont des types de forces intermoléculaires qui sont toutes deux incluses dans le terme général de forces de van der Waals.
Tableau 1 : Types d'interactions intermoléculaires :
| Type d'interaction : Intermoléculaire | Plage d'énergie (kJ/mol) |
| van der Waals (Londres, dipôle-dipôle) | 0.1 - 10 |
| Liaison hydrogène | 10 - 40 |
Liaison hydrogène - force d'attraction entre un atome fortement électronégatif, X, lié à un atome d'hydrogène, H, et une paire d'électrons solitaire sur un autre petit atome électronégatif, Y. Les liaisons hydrogène sont plus faibles (plage : 10 kJ/mol - 40 kJ/mol) que les liaisons covalentes (plage : 209 kJ/mol - 1080 kJ/mol) et les liaisons ioniques (plage : énergie du réseau - 600 kJ/mol à 10 000 kJ/mol), mais plus fortes que les interactions intermoléculaires. Ce type de liaison est représenté par :
-X-H...Y-
où les tirets pleins, -, représentent des liaisons covalentes, et les points, ..., représentent une liaison hydrogène.
Force dipôle-dipôle - force intermoléculaire attractive qui fait que les molécules qui contiennent des dipôles permanents s'alignent bout à bout, de sorte que l'extrémité positive d'un dipôle donné sur une molécule interagit avec l'extrémité négative d'un dipôle sur une molécule adjacente.
Liaison covalente - une liaison chimique dans laquelle les électrons sont partagés entre les atomes.
Electronégativité - mesure de la capacité d'un atome donné à attirer les électrons vers lui.
Pour mieux comprendre ces définitions, examinons quelques diagrammes.
Diagramme des forces de dispersion de London
Les forces de dispersion de London sont dues à deux types de dipôles : les dipôles temporaires et les dipôles induits .
Commençons par examiner ce qui se passe lorsqu'un dipôle temporaire se forme.
Fig. 2. Le mouvement des électrons entraîne la formation d'un dipôle temporaire. StudySmarter Original.
Les électrons d'un atome sont constamment en mouvement. À gauche, les électrons sont répartis de façon égale/symétrique. Lorsque les électrons se déplacent, ils sont parfois asymétriques, ce qui crée un dipôle. Le côté avec le plus d'électrons aura une charge légèrement négative, tandis que le côté avec le moins d'électrons aura une charge légèrement positive. Ce dipôle est considéré comme temporaire, car le mouvement des électrons entraîne un changement constant entre les distributions symétriques et asymétriques, de sorte que le dipôle ne durera pas longtemps.
Passons maintenant au dipôle induit :
Fig. 3 : Le dipôle temporaire provoque un dipôle induit dans une molécule neutre. StudySmarter Original.
Le dipôle temporaire s'approche d'un autre atome/molécule qui a une répartition égale des électrons. Les électrons de cet atome/molécule neutre seront attirés vers l'extrémité légèrement positive du dipôle. Ce mouvement d'électrons provoque un dipôle induit.
Un dipôle induit est techniquement le même qu'un dipôle temporaire, sauf qu'il est "induit" par un autre dipôle, d'où son nom. Ce dipôle induit est également temporaire, car le fait d'éloigner les particules les unes des autres le fera disparaître, l'attraction n'étant pas assez forte.
Propriétés des forces de dispersion de Londres
Les forces de dispersion de Londres ont trois propriétés principales :
- Faible (la plus faible de toutes les forces entre les molécules).
- Elles sont causées par des déséquilibres temporaires entre les électrons
- Présentes dans toutes les molécules (polaires ou non polaires).
Facteurs des forces de dispersion de Londres
Trois facteurs influent sur l'intensité de ces forces :
- Taille des molécules
- Forme des molécules
- Distance entre les molécules
La taille d'une molécule est liée à sa capacité de polarisation.
Lapolarisabilité décrit la facilité avec laquelle la distribution des électrons peut être perturbée à l'intérieur d'une molécule.
Lesisomères sont des molécules qui ont la même formule chimique, mais une géométrie moléculaire différente.
Fig. 4. Le néopentane est moins "accessible", c'est donc un gaz, tandis que le n-pentane est plus accessible, c'est donc un liquide. StudySmarter Original.
Exemples de forces de dispersion de Londres
Maintenant que nous avons tout appris sur les forces de dispersion de Londres, il est temps de travailler sur des exemples de problèmes !
Parmi les éléments suivants, lequel aura les forces de dispersion les plus fortes ?
a) He
b) Ne
c) Kr
d) Xe
Le facteur principal ici est la taille. Le xénon (Xe) est le plus grand de ces éléments, c'est donc lui qui aura les forces les plus importantes.
À titre de comparaison, leurs points d'ébullition (dans l'ordre) sont -269 °C, -246 °C, -153° C, -108° C. Plus les éléments sont gros, plus leurs forces sont fortes, et plus ils sont proches de l'état liquide que ceux qui sont plus petits.
Entre les deux isomères, lequel a les forces de dispersion les plus fortes ?
Fig. 5 : Les isomères de C6H12. StudySmarter Original.
Puisqu'il s'agit d'isomères, nous devons nous concentrer sur leur forme. Si nous placions un atome à chacun de leurs points de contact, cela ressemblerait à ceci :
Fig. 6 : Le cyclohexane a plus de points de contact. StudySmarter Original.
Sur cette base, nous pouvons voir que le cyclohexane a plus de points de contact. Cela signifie qu'il possède les forces de dispersion les plus fortes.
Pour référence, le cyclohexane a un point d'ébullition de 80,8 °C, tandis que le 4-méthyl-1-pentène a un point d'ébullition de 54 °C. Ce point d'ébullition plus bas suggère qu'il est plus faible, puisqu'il est plus susceptible de passer en phase gazeuse que le cyclohexane.
Forces de dispersion de Londres - Principaux enseignements
- Les forces dedispersion de Londres sont une attraction temporaire entre deux atomes adjacents. Les électrons d'un atome ne sont pas symétriques, ce qui crée un dipôle temporaire. Ce dipôle provoque un dipôle induit dans l'autre atome, ce qui entraîne une attraction entre les deux.
- Lorsqu'une molécule a un dipôle, ses électrons sont inégalement répartis, ce qui fait qu'elle a une extrémité légèrement positive (δ+) et une extrémité légèrement négative (δ-). Un dipôle temporaire est causé par le mouvement des électrons. On parle de dipôle induit lorsqu'un dipôle se forme en réponse à un dipôle voisin.
- Les forces de dispersion sont faibles et présentes dans toutes les molécules
- Lapolarisabilité décrit la facilité avec laquelle la distribution des électrons peut être perturbée au sein d'une molécule.
- Lesisomères sont des molécules qui ont la même formule chimique, mais une orientation différente.
- Les molécules qui sont plus grandes et/ou qui ont plus de points de contact ont des forces de dispersion plus fortes.
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