Liaison hydrogène et températures d'ébullition des hydrures
ChimieLiaisons chimiques15–16 ans
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À suivre dans Liaisons chimiques
Graphique des températures d'ébullition réelles des séries d'hydrures H₂O–H₂S–H₂Se–H₂Te, HF–HCl–HBr–HI, NH₃–PH₃–AsH₃–SbH₃ et CH₄–SiH₄–GeH₄–SnH₄ en fonction de la période. Les élèves affichent ou masquent chaque série et touchent un point pour voir un modèle moléculaire : H₂O, HF et NH₃ forment des liaisons hydrogène (traits pointillés) entre leurs molécules et bouillent donc à une température anormalement élevée par rapport à la tendance extrapolée, alors que H₂S, HCl et CH₄ ne présentent que des forces de van der Waals.
Leçon : Liaison hydrogène et interactions de van der Waals
Ce qu’elle montre
Les températures d’ébullition des hydrures des groupes 14 à 17 sont tracées en fonction de la période. Dans chaque groupe, les forces de van der Waals croissent avec la taille et la masse molaire, donc la température d’ébullition augmente de la période 3 à la période 5. H₂O, HF et NH₃ s’écartent de cette tendance et bouillent bien plus haut que prévu, car un H lié à O, F ou N, petits et très électronégatifs, est attiré par un doublet non liant d’une molécule voisine : c’est la liaison hydrogène. CH₄ sert de référence, car les hydrures du groupe 14 ne forment pas de liaisons hydrogène.
Mode d’emploi
Commencez par un seul groupe dans Séries affichées, puis activez Afficher la droite extrapolée (sans liaison hydrogène) pour voir la température d’ébullition attendue d’après les hydrures plus lourds. Touchez un point du graphique, ou choisissez une Molécule du modèle, pour voir les molécules en mouvement avec les liaisons hydrogène en pointillés, ou avec seulement des forces de van der Waals. Comparez H₂O et H₂S, et passez l’Unité de température de °C à K si besoin.
Paramètres modifiables
- Séries affichées Les quatre séries, Groupe 16: H₂O, H₂S, H₂Se, H₂Te, Groupe 17: HF, HCl, HBr, HI, Groupe 15: NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃, Groupe 14: CH₄, SiH₄, GeH₄, SnH₄
- Molécule du modèle H₂O, H₂S, HF, HCl, NH₃, PH₃, CH₄
- Afficher la droite extrapolée (sans liaison hydrogène)
- Unité de température °C, K
Questions à explorer
- Pourquoi la température d’ébullition augmente-t-elle de H₂S à H₂Te, alors que H₂O bout plus haut que tous ?
- CH₄ suit-il la tendance des autres hydrures du groupe 14, et quelles forces intermoléculaires l’expliquent ?
- Combien de liaisons hydrogène une molécule de H₂O peut-elle former, et pourquoi l’eau bout-elle plus haut que HF ?
