Forces attractives moléculaires dans les cristaux

July 6

Forces attractives moléculaires dans les cristaux


Contrairement à d'autres matières solides, les cristaux ont des molécules ou des ions disposés dans un ensemble bien défini. Tous les cristaux sont maintenus ensemble par des attractions entre les molécules. Les forces qui maintiennent un cristal ensemble, cependant, varient selon le type de cristal et les molécules ou des ions qui le composent. Les différences dans la structure cristalline expliquent les différentes propriétés des solides cristallins.

Des liaisons covalentes

Atomes dans une liaison covalente partagent des électrons entre eux. Le genre d'attraction qui résulte d'une liaison covalente est beaucoup plus forte que les forces intermoléculaires entre les molécules. Cristaux dans lesquels tous les atomes sont reliés par des liaisons covalentes sont appelées matières solides du réseau. L'exemple le plus connu est un diamant qui est un réseau géant d'atomes de carbone, reliés chacun à quatre voisins par une liaison covalente. Cette structure contribue à expliquer pourquoi les diamants sont si difficiles - la structure est un peu comme un cadre solide en acier qui prend beaucoup de pression à briser.

liaison ionique

Les liaisons ioniques sont des attractions entre ions chargés. Dans un cristal de sel, par exemple, les ions sodium ont une charge positive et des ions chlorure ont une charge négative, de sorte qu'ils attirent. Ces forces ne sont pas aussi fortes que les interactions covalentes dans un solide réseau, mais ils sont plus forts que d'autres attractions intermoléculaires, et ils représentent le point de fusion très élevé de ces types de composés. Ils aident également à rendre le cristal à la fois dur et cassant. Si vous prenez un chlorure de cristal de sodium, par exemple, et déplacer une couche d'ions vers le bas d'une ligne par rapport à une autre couche, tous les ions éprouveraient répulsion plutôt que l'attraction. Voilà pourquoi un fort coup avec un marteau ou un autre instrument contondant peut provoquer un cristal ionique à fracturer et de briser en fragments.

Hydrogène Obligations & dipôle-dipôle

De nombreuses molécules sont polaires ou avoir des groupes fonctionnels polaires, ce qui signifie que certaines parties de la molécule ont une densité d'électrons à haute et donc une charge négative partielle, tandis que d'autres parties de la molécule ont une densité d'électrons de faible et donc une charge positive partielle. Si vous mettez deux de ces molécules ensemble, ils feront l'expérience attraction appelée une interaction dipôle-dipôle. Si l'oxygène, l'azote ou le fluor sont impliqués et les molécules ont des atomes d'hydrogène liés à un de ces éléments, les deux molécules peuvent éprouver une sorte encore plus forte de l'attraction appelée une liaison hydrogène. Les liaisons hydrogène et les interactions dipôle-dipôle sont plus faibles que les liaisons ioniques, mais dans l'ensemble, ils peuvent être très forts. Les cristaux de sucre et des cubes de glace, par exemple, sont maintenues ensemble par ces types d'obligations.

Forces de Londres

Toutes les molécules subissent des interactions attractives forces dites de Londres. forces de London, cependant, sont très faibles - le plus faible des interactions intermoléculaires. Une plus grande molécule subit des forces plus fortes Londres, ce sont donc le plus important si les molécules sont grandes ou la température est très faible. De plus, alors que les autres interactions moléculaires peuvent dicter un certain type d'arrangement et donc une structure cristalline bien définie, les forces de Londres sont moins dépendantes de la façon dont les molécules sont orientées. Néanmoins, les forces de Londres jouent un rôle dans la tenue des molécules ensemble dans un cristal - même si elle est moins importante que les autres types de forces.