Que sont les forces dipolaires?
Les forces dipolaires décrivent une forme d'interaction pouvant survenir entre les molécules. Comme les aimants, les molécules sont souvent polaires; ils ont des charges positives et négatives sur différents côtés en fonction de leur structure moléculaire. La partie positive d'une molécule peut attirer la partie négative d'une autre et les rapprocher. Il existe deux types différents de forces dipolaires; certains sont permanents et d'autres ne durent qu'un instant. Les deux types ont un impact significatif sur les interactions entre les molécules.
Les forces dipolaires temporaires et instantanées sont connues sous le nom de forces de dispersion de London. Les électrons dans les atomes sont très mobiles et peuvent s’aligner de manière à créer un dipôle temporaire ou une séparation des charges positives et négatives. Lorsque cela se produit à plusieurs molécules en même temps, de brèves forces attractives ou répulsives peuvent se produire. Ce processus est basé sur la probabilité que la disposition des électrons dans un atome ou une molécule donné existe d'une manière spécifique à un moment donné. Les forces de dispersion de London, malgré leur rareté relative dans les atomes et les molécules individuels, sont importantes car le nombre considérable d’atomes ou de molécules présents dans une substance donnée garantit presque qu’une partie au moins d’entre eux interagira à travers des dipôles instantanés.
Les forces dipolaires permanentes sont connues sous le nom d'interactions dipôle-dipôle ou interactions de Keesom et existent entre des molécules polaires. Une molécule a tendance à avoir un dipôle permanent lorsqu'elle est composée d'atomes ayant différentes valeurs d'électronégativité. L'électronégativité est une propriété des atomes ou des molécules qui décrit leur capacité à attirer les électrons vers eux-mêmes et à former des liaisons avec d'autres atomes ou molécules. Lorsque des atomes de valeurs d'électronégativité différentes se lient et forment des molécules, ils ont tendance à avoir des charges permanentes et différentes sur différentes parties de leurs structures. Lorsque les molécules avec des dipôles permanents se trouvent à proximité d'autres molécules avec des dipôles permanents, il existe de nombreuses interactions attractives et répulsives fortes entre les parties polaires des molécules.
Les liaisons hydrogène constituent un troisième type d'interaction intermoléculaire provoquée par des forces dipolaires et constituent une autre forme d'interaction dipolaire permanente. Ils ne peuvent se produire qu'entre l'hydrogène et un autre atome, d'où son nom. L'autre atome peut être l'oxygène, le fluor ou l'azote. Les liaisons hydrogène constituent essentiellement une forme d'interaction dipôle-dipôle plus forte.
Les liaisons hydrogène sont probablement le plus important des différents types de forces dipolaires en raison de leurs effets sur l'eau. Les molécules d'eau sont très polaires à cause de leurs arrangements électroniques et elles ont tendance à présenter beaucoup de liaisons hydrogène. Les atomes d'hydrogène d'une molécule d'eau peuvent interagir avec des atomes d'oxygène d'autres molécules d'eau. Ce degré d'attraction confère à l'eau un grand nombre des propriétés nécessaires à son rôle vital dans l'environnement terrestre, telles que la cohésion et un point d'ébullition élevé. Pour surmonter les liaisons hydrogène, il faut beaucoup d’énergie, ce qui confère une grande stabilité à un environnement constitué principalement d’eau.