LIENS INTERATOMIQUES: CARACTÉRISTIQUES ET TYPES - CHIMIE - 2025

La liaison interatomique est la liaison chimique qui se forme entre les atomes pour produire des molécules. Bien qu'aujourd'hui les scientifiques s'accordent généralement pour dire que les électrons ne tournent pas autour du noyau, tout au long de l'histoire, on a pensé que chaque électron tournait autour du noyau d'un atome dans une coquille séparée.

Aujourd'hui, les scientifiques ont conclu que les électrons planent au-dessus de zones spécifiques de l'atome et ne forment pas d'orbites, mais la coquille de valence est toujours utilisée pour décrire la disponibilité des électrons.

Figure 1: atomes interagissant les uns avec les autres par des liaisons chimiques.

Linus Pauling a contribué à la compréhension moderne de la liaison chimique en écrivant le livre "The Nature of Chemical Bonding" où il a recueilli les idées de Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland et en particulier Gilbert N. Lewis.

Dans celui-ci, il a lié la physique de la mécanique quantique à la nature chimique des interactions électroniques qui se produisent lorsque des liaisons chimiques sont établies.

Le travail de Pauling s'est concentré sur l'établissement que les vraies liaisons ioniques et les liaisons covalentes se trouvent aux extrémités d'un spectre de liaisons, et que la plupart des liaisons chimiques sont classées entre ces extrêmes.

Pauling a ensuite développé une échelle mobile de type liaison régie par l'électronégativité des atomes impliqués dans la liaison.

Les immenses contributions de Pauling à notre compréhension moderne de la liaison chimique lui ont valu le prix Nobel de 1954 pour «la recherche sur la nature de la liaison chimique et son application pour élucider la structure de substances complexes».

Les êtres vivants sont constitués d'atomes, mais dans la plupart des cas, ces atomes ne flottent pas seulement individuellement. Au lieu de cela, ils interagissent normalement avec d'autres atomes (ou groupes d'atomes).

Par exemple, les atomes peuvent être reliés par des liaisons fortes et organisés en molécules ou cristaux. Ou ils peuvent former des liaisons temporaires et faibles avec d'autres atomes qui entrent en collision avec eux.

Les liens forts qui lient les molécules et les liens faibles qui créent des connexions temporaires sont essentiels à la chimie de notre corps et à l'existence même de la vie.

Les atomes ont tendance à s'organiser selon les modèles les plus stables possibles, ce qui signifie qu'ils ont tendance à compléter ou à remplir leurs orbites électroniques les plus externes.

Ils se lient avec d'autres atomes pour faire exactement cela. La force qui maintient les atomes ensemble dans des collections appelées molécules est connue sous le nom de liaison chimique.

Types de liaisons chimiques interatomiques

Lien métallique

La liaison métallique est la force qui maintient les atomes ensemble dans une substance métallique pure. Un tel solide est constitué d'atomes étroitement tassés.

Dans la plupart des cas, la couche électronique la plus externe de chacun des atomes métalliques chevauche un grand nombre d'atomes voisins. En conséquence, les électrons de valence se déplacent continuellement d'atome en atome et ne sont associés à aucune paire spécifique d'atomes.

Figure 2: illustration d'une liaison métallique

Les métaux ont plusieurs qualités uniques, telles que la capacité de conduire l'électricité, une faible énergie d'ionisation et une faible électronégativité (ils abandonnent donc facilement les électrons, c'est-à-dire qu'ils sont des cations).

Leurs propriétés physiques comprennent un aspect brillant (brillant), et ils sont malléables et ductiles. Les métaux ont une structure cristalline. Cependant, les métaux sont également malléables et ductiles.

Dans les années 1900, Paul Drüde a proposé la théorie de la mer d'électrons en modélisant les métaux comme un mélange de noyaux atomiques (noyaux atomiques = noyaux positifs + couche électronique interne) et d'électrons de valence.

Dans ce modèle, les électrons de valence sont libres, délocalisés, mobiles et non associés à un atome particulier.

Liaison ionique

Les liaisons ioniques sont de nature électrostatique. Ils se produisent lorsqu'un élément avec une charge positive se joint à un avec une charge négative par interactions coulombiques.

Les éléments à faible énergie d'ionisation ont tendance à perdre facilement des électrons tandis que les éléments à forte affinité électronique ont tendance à les gagner en produisant respectivement des cations et des anions, qui forment les liaisons ioniques.

Les composés présentant des liaisons ioniques forment des cristaux ioniques dans lesquels les ions positifs et négatifs oscillent près les uns des autres, mais il n'y a pas toujours une corrélation directe 1-1 entre les ions positifs et négatifs.

Les liaisons ioniques peuvent généralement être rompues par hydrogénation ou par addition d'eau à un composé.

Les substances maintenues ensemble par des liaisons ioniques (telles que le chlorure de sodium) peuvent généralement se séparer en véritables ions chargés lorsqu'une force externe agit sur elles, comme lorsqu'elles sont dissoutes dans l'eau.

De plus, sous forme solide, les atomes individuels ne sont pas attirés par un voisin individuel mais forment plutôt des réseaux géants qui sont attirés les uns vers les autres par des interactions électrostatiques entre le noyau de chaque atome et les électrons de valence voisins.

La force d'attraction entre les atomes voisins donne aux solides ioniques une structure extrêmement ordonnée connue sous le nom de réseau ionique, où les particules de charge opposée s'alignent les unes avec les autres pour créer une structure rigide étroitement liée.

Figure 3: cristal de chlorure de sodium

Une liaison covalente

La liaison covalente se produit lorsque des paires d'électrons sont partagées par des atomes. Les atomes se lieront de manière covalente avec d'autres atomes pour gagner plus de stabilité, ce qui est obtenu en formant une couche électronique complète.

En partageant leurs électrons les plus externes (valence), les atomes peuvent remplir leur enveloppe externe d'électrons et gagner en stabilité.

Figure 4: Diagramme de Lewis de la liaison covalente de la molécule d'azote

Bien que l'on dit que les atomes partagent des électrons lorsqu'ils forment des liaisons covalentes, ils ne partagent souvent pas les électrons de manière égale. Ce n'est que lorsque deux atomes du même élément forment une liaison covalente que les électrons partagés sont réellement partagés également entre les atomes.

Lorsque des atomes d'éléments différents partagent des électrons par liaison covalente, l'électron sera davantage attiré vers l'atome ayant la plus forte électronégativité, ce qui se traduira par une liaison covalente polaire.

Comparés aux composés ioniques, les composés covalents ont généralement un point de fusion et d'ébullition plus bas et ont moins tendance à se dissoudre dans l'eau.

Les composés covalents peuvent être à l'état gazeux, liquide ou solide et ne conduisent pas bien l'électricité ou la chaleur.

Liaisons hydrogène

Figure 5: liaisons hydrogène entre deux molécules d'eau

Les liaisons hydrogène ou liaisons hydrogène sont de faibles interactions entre un atome d'hydrogène attaché à un élément électronégatif avec un autre élément électronégatif.

Dans une liaison covalente polaire contenant de l'hydrogène (par exemple, une liaison OH dans une molécule d'eau), l'hydrogène aura une légère charge positive car les électrons de liaison sont attirés plus fortement vers l'autre élément.

En raison de cette légère charge positive, l'hydrogène sera attiré par les charges négatives voisines.

Liens de Van der Waals

Ce sont des forces électriques relativement faibles qui attirent les molécules neutres les unes vers les autres dans les gaz, dans les gaz liquéfiés et solidifiés, et dans presque tous les liquides organiques et solides.

Les forces portent le nom du physicien néerlandais Johannes Diderik van der Waals, qui en 1873 a postulé pour la première fois ces forces intermoléculaires en développant une théorie pour expliquer les propriétés des gaz réels.

Les forces de Van der Waals sont un terme général utilisé pour définir l'attraction des forces intermoléculaires entre les molécules.

Il existe deux classes de forces de Van der Waals: les forces de dispersion de Londres qui sont des forces dipôle-dipôle faibles et plus fortes.

Références

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2. Camy Fung, NM (11 août 2015). Des liaisons covalentes. Tiré de chem.libretexts chem.libretexts.org
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8. Martinez, E. (24 avril 2017). Qu'est-ce que la liaison atomique? Tiré de sciencia.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Obligations. Tiré de wyzant wyzant.com.