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Liaisons chimiques

LycéeChimiePotentiels de Morse covalents à titre illustratif et paire ionique isolée avec interaction coulombienne et répulsion

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À propos de cette expérience

Étirez et comprimez une liaison tout en mesurant l’énergie potentielle et la force de rappel. Comparez un schéma de liaison covalente avec des électrons partagés à une paire ionique, puis reliez un minimum du potentiel à la distance d’équilibre.

Objectifs pédagogiques

  • Repérez les zones attractive et répulsive du potentiel de liaison.
  • Reliez la longueur d’équilibre à une force radiale nette nulle.
  • Distinguez le partage covalent, la localisation ionique et un réseau cristallin macroscopique.

Comment l’utiliser

  1. 1Éloignez l’atome orange de sa position d’équilibre en le faisant glisser, puis relevez la force dirigée vers l’intérieur.
  2. 2Comprimez la liaison et observez la forte hausse de l’énergie répulsive.
  3. 3Examinez la courbe d’énergie potentielle à son minimum et à grande distance.
  4. 4Passez à la paire ionique et comparez l’attraction à plus longue portée avec un exemple covalent.

Le modèle

L’énergie de Morse tend vers zéro à séparation infinie et atteint son minimum à la longueur d’équilibre.
Une force positive augmente la séparation de l’atome de droite.
Le coefficient de répulsion place le minimum de la paire isolée d’ions de charge unitaire à la longueur choisie.

Hypothèses

  • Les paramètres sont des approximations illustratives, et non des ajustements à des spectres vibrationnels ou à des mesures thermochimiques de dissociation.
  • L’exemple ionique représente une paire isolée composée d’un ion Na positif et d’un ion Cl négatif. Il ne tient compte ni des interactions de Madelung dans le cristal ni de l’énergétique du transfert d’électrons.
  • Les points de valence sont schématiques. Le balayage impose la distance ; il n’intègre pas la dynamique vibrationnelle moléculaire.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi une paire liée ne s’effondre-t-elle pas jusqu’à une distance nulle ?
  2. Q2Comment les signes de la pente du potentiel et de la force radiale se comparent-ils ?

Foire aux questions

L’énergie affichée comprend-elle aussi l’énergie nécessaire à la formation des ions ?

Non. Le potentiel ionique part d’ions préexistants de charge simple. Leur préparation et le transfert d’électrons ne sont pas pris en compte dans le modèle.

Pourquoi la force est-elle nulle au fond du puits ?

Au minimum d’un potentiel lisse, la dérivée de l’énergie s’annule. Dans ce modèle, un léger déplacement produit alors une force de rappel.