BOOST PHYSIQUE-CHIMIE - COHÉSION DE SOLIDES

La cohésion des solides est la manière dont les différentes entités chimiques qui composent un solide tiennent ensemble.

On dit qu’un solide est cohérent lorsque les éléments qui le composent sont « fixés » les uns aux autres. Ce n’est pas le cas d’un liquide ou d’un gaz par exemples, dans lesquels les éléments sont indépendants les uns des autres.

I. Cohésion des solides ioniques

Un solide ionique est constitué d’anions et de cations.

Rappel : un anion est un ion de charge négative et un cation est un ion de charge positive.

Dans un solide ionique les ions sont disposés de manière à être entourés d’ions de charges opposées. (Un anion est donc entouré de cations et inversement.)

La cohésion du solide s’explique par l’attraction entre cations et anions. Celle-ci résulte de l’interaction électrostatique entre particules de charges opposées.

Remarque : il existe une force répulsive entre les charges de même signe mais elle est moins importante donc le solide est cohérent.

Exemple : le sel est un solide cristallin composé d’ions $Na^+$ et $Cl^-$.

II. Cohésion des solides moléculaires

Un solide moléculaire est composé de molécules, à la différence d’un solide ionique, les entités qui le composent ne possèdent pas de charge.

Cas des molécules polaires

Une molécule polaire est constituée de deux pôles opposés qui présentent des charges partielles. On note ces charges partielles $\delta^+$ et $\delta^-$. Ces charges partielles correspondent à un surplus ($\delta^-$) ou un manque ($\delta^+$) local d’électrons. 

Dans ce cas aussi la cohésion du solide est due à l’interaction électrostatique entre charges opposées mais il s’agit ici de charges partielles.

Cas des molécules apolaires

Dans une moléculaire apolaire, il n’y a pas de charges permanentes. Cependant l’agitation des électrons au sein du solide crée des zones en surplus ou en manque d’électrons de manière aléatoire. Ces zones donnent lieux à des charges partielles instantanées, c’est-à-dire qu’elles apparaissent et disparaissent au cours du temps mais peuvent se propager d’une molécule à l’autre.

Il y a donc ici aussi une interaction électrostatique qui explique la cohésion du solide.

Pont hydrogène

Un pont hydrogène se forme entre un atome d’hydrogène relié à un atome plus électronégatif que lui et le doublet non-liant d’un atome portant une charge $\delta^-$.

Remarque : Généralement, l’atome portant le doublet non-liant est un oxygène $O,$ un azote $N,$ un chlore $Cl$ ou un fluor $F.$

Cette interaction est attractive (car l’hydrogène porte une charge $\delta^+$) et renforce la cohésion du solide.

Dans l’eau, des ponts hydrogènes se forment entre les hydrogènes et les oxygènes de molécules différentes et renforcent la cohésion du solide.