PROPRIÉTÉS DES COMPOSÉS COVALENTS (AVEC EXEMPLES) - CHIMIE - 2025

Les propriétés des composés covalents reposent sur de nombreux facteurs qui dépendent essentiellement des structures moléculaires. Pour commencer, la liaison covalente doit joindre vos atomes et il ne peut y avoir aucune charge électrique; sinon, on parlerait de composés ioniques ou de coordination.

Dans la nature, il y a trop d'exceptions dans lesquelles la ligne de démarcation entre les trois types de composés s'estompe; en particulier lorsqu'on considère des macromolécules, capables d'abriter à la fois des régions covalentes et ioniques. Mais généralement, les composés covalents créent des unités ou molécules simples et individuelles.

Côte d'une plage, l'un des exemples infinis de sources de composés covalents et ioniques. Source: Pexels.

Les gaz qui composent l'atmosphère et les brises qui frappent les côtes de la plage ne sont rien de plus que de multiples molécules qui respectent une composition constante. L'oxygène, l'azote, le dioxyde de carbone, sont des molécules discrètes à liaisons covalentes et sont intimement impliquées dans la vie de la planète.

Et du côté marin, la molécule d'eau, OHO, est l'exemple par excellence d'un composé covalent. Sur la côte, on peut le voir au-dessus des sables, qui sont un mélange complexe d'oxydes de silicium érodés. L'eau est liquide à température ambiante, et cette propriété sera importante à garder à l'esprit pour d'autres composés.

Une liaison covalente

Il a été mentionné dans l'introduction que les gaz mentionnés ont des liaisons covalentes. Si vous regardez leurs structures moléculaires, vous verrez que leurs liaisons sont doubles et triples: O = O, N≡N et O = C = O. En revanche, d'autres gaz ont des liaisons simples: HH, Cl-Cl, FF et CH ₄ (quatre liaisons CH à géométrie tétraédrique).

Une caractéristique de ces liaisons, et par conséquent des composés covalents, est que ce sont des forces directionnelles; il va d'un atome à un autre, et ses électrons, à moins qu'il n'y ait de résonance, sont localisés. Alors que dans les composés ioniques, les interactions entre deux ions sont non directionnelles: elles attirent et repoussent d'autres ions voisins.

Cela implique des conséquences immédiates sur les propriétés des composés covalents. Mais, en ce qui concerne ses liaisons, il est possible, tant qu'il n'y a pas de charges ioniques, d'affirmer qu'un composé à liaisons simples, doubles ou triples est covalent; et encore plus lorsqu'il s'agit de structures de type chaîne, présentes dans les hydrocarbures et les polymères.

Certains composés covalents se lient en plusieurs liaisons, comme s'il s'agissait de chaînes. Source: Pexels.

S'il n'y a pas de charges ioniques dans ces chaînes, comme dans le polymère de Téflon, on dit qu'ils sont des composés covalents purs (au sens chimique et non compositionnel).

L'indépendance moléculaire

Comme les liaisons covalentes sont des forces directionnelles, elles finissent toujours par définir une structure discrète, plutôt qu'un arrangement tridimensionnel (comme cela se produit avec les structures cristallines et les réseaux). Des molécules petites, moyennes, annulaires, cubiques, ou avec tout autre type de structure, peuvent être attendues des composés covalents.

Parmi les petites molécules, par exemple, sont celles des gaz, de l'eau et d'autres composés tels que: I ₂, Br ₂, P ₄, S ₈ (avec une structure en forme de couronne), As ₂, et les polymères de silicium et carbone.

Chacun d'eux a sa propre structure, indépendante des liens de ses voisins. Pour souligner cela, considérons l'allotrope de carbone, fullerène, C ₆₀:

Fullerènes, l'un des allotropes de charbon les plus intéressants. Source: Pixabay.

Notez qu'il a la forme d'un ballon de football. Bien que les boules puissent interagir les unes avec les autres, ce sont leurs liaisons covalentes qui ont défini cette structure symbolique; c'est-à-dire qu'il n'y a pas de réseau fusionné de billes cristallines, mais séparées (ou compactées).

Cependant, les molécules dans la vraie vie ne sont pas seules: elles interagissent entre elles pour constituer un gaz visible, liquide ou solide.

Forces intermoléculaires

Les forces intermoléculaires qui maintiennent les molécules individuelles ensemble dépendent fortement de leur structure.

Les composés covalents non polaires (tels que les gaz) interagissent via certains types de forces (dispersion ou London), tandis que les composés covalents polaires (tels que l'eau) interagissent par d'autres types de forces (dipôle-dipôle). Toutes ces interactions ont un point commun: elles sont directionnelles, tout comme les liaisons covalentes.

Par exemple, les molécules d'eau interagissent par le biais de liaisons hydrogène, un type spécial de forces dipôle-dipôle. Ils sont positionnés de telle sorte que les atomes d'hydrogène pointent vers l'atome d'oxygène d'une molécule voisine: H ₂ O - H ₂ O. Et donc, ces interactions présentent une direction spécifique dans l'espace.

Comme les forces intermoléculaires des composés covalents sont purement directionnelles, cela signifie que leurs molécules ne peuvent pas fusionner aussi efficacement que les composés ioniques; et le résultat, des points d'ébullition et de fusion qui ont tendance à être bas (T <300 ° C).

Par conséquent, les composés covalents à température ambiante sont généralement des solides gazeux, liquides ou mous, car leurs liaisons peuvent tourner, donnant de la flexibilité aux molécules.

Solubilité

La solubilité des composés covalents dépendra de l'affinité soluté-solvant. S'ils sont apolaires, ils seront solubles dans les solvants apolaires tels que le dichlorométhane, le chloroforme, le toluène et le tétrahydrofurane (THF); s'ils sont polaires, ils seront solubles dans les solvants polaires, tels que les alcools, l'eau, l'acide acétique glacial, l'ammoniac, etc.

Cependant, au-delà de cette affinité soluté-solvant, il y a une constante dans les deux cas: les molécules covalentes ne rompent pas (à quelques exceptions près) leurs liaisons ou ne désintègrent pas leurs atomes. Les sels, par exemple, détruisent leur identité chimique lors de la dissolution, en résolvant leurs ions séparément.

Conductivité

Étant neutres, ils ne fournissent pas un milieu adéquat pour la migration des électrons et sont donc de mauvais conducteurs d'électricité. Cependant, certains composés covalents, tels que les halogénures d'hydrogène (HF, HCl, HBr, HI) dissocient leur liaison pour donner naissance à des ions (H ⁺: F ^-, Cl ^-, Br ^-…) et deviennent des acides (hydracides).

Ce sont également de mauvais conducteurs de chaleur. En effet, leurs forces intermoléculaires et les vibrations de leurs liaisons absorbent une partie de la chaleur fournie avant que leurs molécules n'augmentent en énergie.

Cristaux

Les composés covalents, tant que leurs forces intermoléculaires le permettent, peuvent être agencés de manière à créer un motif structurel; et donc, un cristal covalent, sans charges ioniques. Ainsi, au lieu d'un réseau d'ions, il existe un réseau de molécules ou d'atomes liés de manière covalente.

Des exemples de ces cristaux sont: les sucres en général, l'iode, l'ADN, les oxydes de silice, les diamants, l'acide salicylique, entre autres. A l'exception du diamant, ces cristaux covalents ont des points de fusion bien inférieurs à ceux des cristaux ioniques; c'est-à-dire les sels inorganiques et organiques.

Ces cristaux contredisent la propriété selon laquelle les solides covalents ont tendance à être mous.

Références

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