Des températures d’ébullition différentes : DS (15 min) :
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Électronégativité des différents
éléments :
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χ (H) = 2,2 ; χ (C)
= 2,6 et χ (N) = 3,0 et le fluor χ (F) = 4,0
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Hypothèse à la différence des températures d’ébullition du fluorure
d’hydrogène HF, de l’ammoniac NH3 et du méthane
CH4
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Étude des différentes molécules :
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La molécule de fluorure d’hydrogène HF
est une molécule polaire car l’élément fluor est plus électronégatif que
l’élément hydrogène.
![fluorure d'hydrogène](images05/ex37HFqq.gif)
![fluorure d'hydrogène](images05/ex37FHe.gif)
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La molécule d’ammoniac NH3
est aussi une molécule polaire, mais les liaisons azote-hydrogène sont
moins polarisées que la liaison fluor-hydrogène.
![ammoniac](images05/ex20NH3g.gif)
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La molécule de méthane n’est pas une
molécule polaire.
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La liaison carbone-hydrogène est peu
polarisée, la différence d’électronégativité entre le carbone et
l’hydrogène est faible.
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De plus, du fait de la géométrie et de la
symétrie de la molécule, les positions moyennes des charges partielles
positives (G+) et négatives (G–) sont confondues.
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L’atome de carbone C est lié à 4
atomes d’hydrogène.
Molécule tétraédrique
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Le
méthane : CH4
![méthane](images05/methanetetra.gif)
α ≈ 109
°
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La molécule de méthane est tétraédrique
et apolaire.
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On remarque que plus une molécule est
polarisée, plus sa température d’ébullition est élevée.
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Hypothèse :
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La température d’ébullition d’une
molécule est liée à son caractère polaire.
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Plus la molécule est polaire, plus la
température d’ébullition est élevée.
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Une autre hypothèse :
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La liaison hydrogène :
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Une liaison hydrogène se forme lorsqu’un
atome d’hydrogène H, qui est lié à un atome A rès
électronégatif, interagit avec un atome B,
également très
électronégatif et porteur d’un ou plusieurs doublets non liants.
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Les atomes A et B qui
interviennent généralement sont : l’azote N, l’oxygène O,
le fluor F et le chlore
Cℓ.
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Les trois atomes qui participent à la
liaison hydrogène sont généralement alignés.
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Les molécules qui possèdent le groupe
– O – H forment des liaisons hydrogènes.
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C’est le cas des alcools comme l’éthanol,
de l’eau dans la glace
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Représentation de la liaison hydrogène :
![liaison hydrogène](../scphysiques2010/images06/img63.gif)
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Exemple pour la molécule de fluorure
d’hydrogène :
![](images05/ex37HFhydro.gif)
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Comme l’atome de fluor possède 3 doublets
non liants, la liaison hydrogène est possible entre les molécules de fluorure d'hydrogène.
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Exemple pour la molécule d’ammoniac :
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Comme l’atome d’azote possède 1 doublet
non liant, la liaison hydrogène est possible entre les molécules
d’ammoniac.
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Pour la molécule de méthane, il n’y a pas
de doublet non liant. La liaison hydrogène est impossible.
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La présence d’un doublet non liant, dans
les molécules de fluorure d’hydrogène, entraine l’existence de liaison
hydrogène entre les molécules de fluorure d’hydrogène,
liaison hydrogène
qui n’existe pas entre les molécules de méthane.
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De même la présence de doublets non
liants, dans les molécules d’ammoniac, entraine l’existence de liaison
hydrogène entre les molécules d’ammoniac,
liaison hydrogène qui n’existe
pas entre les molécules de méthane.
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D’autre part, l’atome de fluor étant le
plus électronégatif des trois atomes,
la charge partielle positifveportée par l’atome d’hydrogène dans le fluorure d’hydrogène
HF est plus grande que dans
les molécules d’ammoniac NH3 et de méthane
CH4.
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Il découle de ceci que la liaison
hydrogène est plus forte entre les molécule de fluorure d’hydrogène
qu’entre les molécules d’ammoniac.
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La cohésion est plus grande pour le
fluorure d’hydrogène liquide que pour l’ammoniac liquide.
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La température d’ébullition du fluorure
d’hydrogène est plus grande que la température d’ébullition de
l’ammoniac :
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Téb
(HF) >
Téb (NH3)
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Le méthane ne présentant pas de liaison
hydrogène, sa température d’ébullition est nettement
plus basse.
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La température d’ébullition d’un liquide
est liée à la présence et la force de la liaison hydrogène entre les
molécule du liquide.
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