LIAISONS CHIMIQUES Liaison et classification
L'état cristallin
Par abaissement de la température, les diverses particules constituant un gaz ou un liquide s'immobilisent, c'est la solidification. L'état ainsi obtenu est macroscopiquement caractérisé par sa rigidité. Deux cas se présentent : les particules se disposent ou bien au hasard formant un verre, ou bien dans un ordre déterminé, formant un cristal.
Malgré la diversité apparente des cristaux, il n'y a lieu de distinguer, du point de vue structural, que deux types : les cristaux moléculaires, dans lesquels on retrouve les éléments qui constituaient le liquide, isolés les uns des autres, et qui sont par conséquent formés de molécules de dimensions finies ; les cristaux macromoléculaires, formés d'enchaînements périodiques géants.
Dans les cristaux moléculaires, la cohésion entre les molécules est assurée par des forces de Van der Waals (benzène, anhydride carbonique, iode) ou par des liaisons hydrogène (glace). Ces cristaux sont facilement fusibles ou sublimables, et de faible dureté, à cause de la faiblesse des forces de cohésion.
Les cristaux macromoléculaires sont de trois catégories : les réseaux à trois dimensions, comme le diamant ou le chlorure de sodium, qui constituent des molécules géantes ; les réseaux à deux dimensions, qui forment des feuillets maintenus entre eux par des forces de Van der Waals ou des liaisons hydrogènes (micas, Cl2Cu) ; enfin, les réseaux linéaires, formés de fibres réunies par des forces de Van der Waals (tellure) ou des liaisons hydrogènes. Les énergies de liaison entre les divers atomes étant importantes (plusieurs dizaines de kilocalories par mole), les réseaux à trois dimensions sont caractérisés par leur rigidité et leur infusibilité. Dans les réseaux à deux dimensions, au contraire, les feuillets peuvent glisser les uns sur les autres, conférant au cristal un toucher onctueux (talc) et permettant un clivage facile (mica).
La structure des cristaux macromoléculaires est une simple généralisation de la structure moléculaire telle que nous l'avons exposée pour les petites molécules. On aura soit des liaisons localisées, plus ou moins polaires, établies entre atomes convenablement hybridés (diamant, rutile, fluorine), soit des liaisons complètement délocalisées comme dans les métaux. Mais, en aucun cas, il n'existera d'ions au sens strict. Tous les atomes, comme dans une molécule, sont liés les uns aux autres, sans solution de continuité. Par exemple, dans le rutile (TiO2), le titane est lié à six oxygènes (hybridation sp3d2), et l'oxygène à trois atomes (hybridation sp2) ; dans la fluorine, le calcium est lié à huit atomes de fluor, et le fluor à quatre calcium ; dans le chlorure de sodium, chaque atome est lié à six voisins.
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Écrit par
- André JULG : professeur émérite à l'université de Provence
Classification
Médias
Chimie théorique
Encyclopædia Universalis France
Variation de l'énergie
Encyclopædia Universalis France
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Encyclopædia Universalis France
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