Comme vous le savez, la chimie étudie la structure et les propriétés des substances, ainsi que leurs transformations mutuelles. Une place importante dans la caractérisation des composés chimiques est occupée par la question de savoir de quel type de particules ils sont constitués. Il peut s'agir d'atomes, d'ions ou de molécules. Dans les solides, ils pénètrent dans les nœuds des réseaux cristallins. La structure moléculaire comporte un nombre relativement restreint de composés à l'état solide, liquide et gazeux.
Dans notre article, nous donnerons des exemples de substances caractérisées par des réseaux cristallins moléculaires, et considérerons également plusieurs types d'interactions intermoléculaires caractéristiques des solides, des liquides et des gaz.
Pourquoi vous devez connaître la structure des composés chimiques
Dans chaque branche de la connaissance humaine, on peut distinguer un groupe de lois fondamentales sur lesquelles repose le développement ultérieur de la science. en chimie- c'est la théorie de M. V. Lomonosov et J. D alton, expliquant la structure atomique et moléculaire de la matière. Comme les scientifiques l'ont établi, connaissant la structure interne, il est possible de prédire à la fois les propriétés physiques et chimiques du composé. L'énorme quantité de substances organiques synthétisées artificiellement par l'homme (plastiques, médicaments, pesticides, etc.) a des caractéristiques et des propriétés prédéterminées qui sont les plus précieuses pour ses besoins industriels et domestiques.
La connaissance des caractéristiques de la structure et des propriétés des composés est demandée lors de la réalisation de sections de contrôle, de tests et d'examens au cours de la chimie. Par exemple, dans la liste de substances proposée, trouvez les bonnes réponses: quelle substance a une structure moléculaire ?
- Zinc.
- Oxyde de magnésium.
- Diamant.
- Naphtalène.
La bonne réponse est: le zinc a une structure moléculaire, ainsi que le naphtalène.
Forces d'interaction intermoléculaire
Il a été établi expérimentalement que la structure moléculaire est caractéristique des substances à bas point de fusion et à faible dureté. Comment expliquer la fragilité des réseaux cristallins de ces composés ? En fin de compte, tout dépend de la force de l'influence conjointe des particules situées dans leurs nœuds. Il a une nature électrique et est appelé interaction intermoléculaire ou forces de van der Waals, qui sont basées sur l'influence de molécules de charges opposées - dipôles - les unes sur les autres. Il s'est avéré qu'il existe plusieurs mécanismes pour leur formation,selon la nature de la substance elle-même.
Acides en tant que composés de composition moléculaire
Les solutions de la plupart des acides, organiques et inorganiques, contiennent des particules polaires orientées les unes par rapport aux autres avec des pôles chargés de manière opposée. Par exemple, dans une solution d'acide chlorhydrique HCl, il existe des dipôles entre lesquels se produisent des interactions d'orientation. Avec une augmentation de la température, les molécules d'acides chlorhydrique, bromhydrique (HBr) et autres acides halogénés ont une diminution de l'effet d'orientation, car le mouvement thermique des particules interfère avec leur attraction mutuelle. En plus des substances ci-dessus, le saccharose, le naphtalène, l'éthanol et d'autres composés organiques ont une structure moléculaire.
Comment les particules chargées induites sont produites
Plus tôt, nous avons considéré l'un des mécanismes d'action des forces de Van der Waals, appelé interaction orientationnelle. En plus des substances organiques et des acides contenant des halogènes, l'oxyde d'hydrogène, l'eau, a une structure moléculaire. Dans les substances constituées de molécules non polaires, mais sujettes à la formation de dipôles, telles que le dioxyde de carbone CO2, on peut observer l'apparition de particules chargées induites - les dipôles. Leur propriété la plus importante est la capacité de s'attirer en raison de l'apparition de forces d'attraction électrostatiques.
Structure moléculaire du gaz
Dans le sous-titre précédent, nous avons mentionné le composé dioxyde de carbone. Chacun de ses atomes crée autour de lui un champ électrique qui induitpolarisation par atome d'une molécule de dioxyde de carbone à proximité. Il se transforme en un dipôle qui, à son tour, devient capable de polariser d'autres particules de CO2. En conséquence, les molécules sont attirées les unes vers les autres. L'interaction inductive peut également être observée dans les substances constituées de particules polaires, cependant, dans ce cas, elle est beaucoup plus faible que les forces d'orientation de van der Waals.
Interaction de dispersion
Les atomes eux-mêmes et les particules qui les composent (noyau, électrons) sont capables d'un mouvement continu de rotation et d'oscillation. Elle conduit à l'apparition de dipôles. Selon les recherches de la mécanique quantique, l'apparition de particules instantanées à double charge se produit à la fois dans les solides et dans les liquides de manière synchrone, de sorte que les extrémités des molécules situées à proximité se révèlent être avec des pôles opposés. Cela conduit à leur attraction électrostatique, appelée interaction de dispersion. Il est caractéristique de toutes les substances, sauf celles qui sont à l'état gazeux et dont les molécules sont monoatomiques. Cependant, des forces de van der Waals peuvent survenir, par exemple, lors de la transition de gaz inertes (hélium, néon) dans la phase liquide à basse température. Ainsi, la structure moléculaire des corps ou des liquides détermine leur capacité à former divers types d'interactions intermoléculaires: orientationnelles, induites ou de dispersion.
Qu'est-ce que la sublimation
Structure moléculaire d'un solide, comme les cristaux d'iode,provoque un phénomène physique aussi intéressant que la sublimation - volatilisation des molécules I2 sous forme de vapeurs violettes. Il se produit à partir de la surface d'une substance en phase solide, en contournant l'état liquide.
Cette expérience visuellement spectaculaire est souvent réalisée dans les classes de chimie des écoles pour illustrer les caractéristiques structurelles des réseaux cristallins moléculaires et les propriétés associées des composés. Il s'agit généralement d'une faible dureté, de points de fusion et d'ébullition faibles, d'une mauvaise conductivité thermique et électrique et d'une volatilité.
Utilisation pratique des connaissances sur la structure des substances
Comme nous l'avons vu, une certaine corrélation peut être établie entre le type de réseau cristallin, la structure et les propriétés du composé. Par conséquent, si les caractéristiques d'une substance sont connues, il est assez facile de prédire les caractéristiques de sa structure et de sa composition en particules: atomes, molécules ou ions. Les informations obtenues peuvent également être utiles si, dans des tâches de chimie, il est nécessaire de sélectionner correctement des substances qui ont une structure moléculaire à partir d'un certain groupe de composés, à l'exclusion de celles qui ont des types de réseaux atomiques ou ioniques.
En résumé, nous pouvons conclure ce qui suit: la structure moléculaire d'un corps solide, sa structure spatiale de réseaux cristallins et la disposition des particules polarisées dans les liquides et les gaz sont entièrement responsables de ses propriétés physiques et chimiques. En termes théoriques, les propriétés des composés,contenant des dipôles dépendent de l'ampleur des forces d'interaction intermoléculaire. Plus la polarité des molécules est élevée et plus le rayon des atomes qui les composent est petit, plus les forces d'orientation qui se forment entre elles sont fortes. Au contraire, plus les atomes qui composent la molécule sont gros, plus son moment dipolaire est élevé, et donc plus les forces de dispersion sont importantes. Ainsi, la structure moléculaire d'un solide affecte également les forces d'interaction entre ses particules - dipôles.
