Définition et exemples de liaison polaire en chimie

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Il existe trois types de base de liaisons chimiques qui maintiennent les atomes ensemble, à savoir la liaison ionique , la liaison covalente et la liaison métallique . De plus, les liaisons covalentes peuvent être divisées en plusieurs classes en fonction du nombre d’électrons impliqués dans la liaison, de l’origine des électrons (qu’ils proviennent d’un ou des deux atomes) et de l’uniformité de la distribution de la densité électronique autour d’eux. . La liaison polaire est définie comme un type de liaison covalente dans laquelle les atomes ne partagent pas les électrons de manière égale, car ils ont des électronégativités différentes .

liaison polaire

Il faut se rappeler qu’une liaison covalente est une liaison dans laquelle une ou plusieurs paires d’électrons de valence sont partagées entre deux atomes, ce qui les maintient ensemble.

La raison pour laquelle on les appelle des liaisons polaires est que, dans ce type de liaison, la densité électronique est légèrement décalée vers l’élément le plus électronégatif, il acquiert donc une charge partiellement négative (représentée par le symbole δ-) tandis que l’autre atome acquiert une charge partiellement positive (représentée par le symbole δ+). Vu sous cet angle, le lien est un dipôle électrique, puisqu’il a un pôle positif et un pôle négatif.

La liaison polaire et la différence d’électronégativité

L’électronégativité d’un atome est un nombre qui représente sa capacité à attirer des électrons lorsqu’il est chimiquement lié à un autre atome. Cette propriété est mesurée sur une échelle qui va de 0,65 pour le francium à 4,0 pour le fluor, qui sont respectivement les éléments les moins et les plus électronégatifs.

L’électronégativité est étroitement liée à la liaison chimique et, en fait, détermine dans de nombreux cas le type de liaison qui se formera entre deux atomes d’éléments différents. Si la différence est grande, la liaison sera ionique, et si elle est très petite ou qu’il n’y a pas de différence, alors la liaison sera covalente. Mais si la différence est intermédiaire, alors nous serons en présence d’une liaison polaire.

Mais cela soulève une question très importante : comment savoir si la différence est suffisamment grande pour définir une liaison ionique ou suffisamment petite pour définir une liaison covalente pure ?

Etant donné que le caractère ionique et covalent n’évolue pas brusquement mais plutôt progressivement, les limites entre l’un et l’autre type de liaison sont quelque peu floues. Cependant, les chimistes ont établi la convention suivante qui permet une définition plus claire de ce qu’est une liaison covalente polaire :

type de lien différence d’électronégativité Exemple
liaison ionique >1.7 NaCl; LiF
liaison polaire Entre 0,4 et 1,7 OH; HF ; NH
liaison covalente non polaire <0,4 CH; CI
liaison covalente pure 0  HH; oh ; FF

Liaisons polaires et moment dipolaire

Il a déjà été précisé que les liaisons polaires sont des dipôles électriques. Les dipôles électriques sont caractérisés par ce qu’on appelle le moment dipolaire, qui est un vecteur représenté par la lettre grecque μ (mu), pointant de l’atome le moins électronégatif vers l’atome le plus électronégatif.

L’amplitude du moment dipolaire est donnée par le produit de la charge sur les pôles et la longueur du dipôle (dans ce cas, la longueur de la liaison). Dans le cas des liaisons polaires, le moment dipolaire est proportionnel à la différence d’électronégativité entre les deux atomes liés.

La liaison polaire et la polarité

Lorsqu’une molécule n’a qu’une seule liaison polaire, alors la molécule dans son ensemble a un moment dipolaire, et la molécule est dite polaire . La polarité est une propriété très importante dans les composés moléculaires car elle détermine des propriétés telles que la solubilité dans différents solvants, les points de fusion et d’ébullition, entre autres propriétés.

Il faut cependant noter que le fait d’avoir des liaisons polaires ne garantit pas qu’une molécule soit polaire. Lorsqu’une molécule a plus d’une liaison polaire, la polarité totale de la molécule sera donnée par la somme des moments dipolaires de toutes ses liaisons polaires . Ces moments dipolaires s’additionnent en tant que vecteurs. Pour cette raison, il se peut que les moments dipolaires des différentes liaisons polaires s’annulent, et la molécule en tant que telle sera non polaire, malgré ses liaisons polaires. S’ils ne s’annulent pas, la molécule sera polaire.

Exemples de liaisons polaires

Les liaisons polaires se produisent, dans la plupart des cas, entre des éléments non métalliques. En règle générale, plus ils sont éloignés sur le tableau périodique, plus la différence d’électronégativité entre les deux atomes est grande et donc plus le moment dipolaire de la liaison est important, c’est-à-dire que la liaison sera plus polaire.

Voici quelques exemples de liaisons polaires représentatives qui surviennent très fréquemment en chimie organique :

la liaison OH

Il existe de nombreux composés moléculaires qui ont des liaisons OH. La plus connue est bien sûr l’eau, dont la formule moléculaire est H 2 O, et qui possède deux liaisons OH. Cependant, il existe d’innombrables autres composés avec ce type de liaison, notamment les alcools, les phénols, les acides carboxyliques et bien d’autres.

Polarité de la molécule d'eau avec la liaison polaire OH

La différence d’électronégativité entre l’oxygène et l’hydrogène est de 1,24, ce qui en fait

Lien CO

CO liaison covalente polaire

La liaison CO est un autre exemple très courant dans de nombreux composés organiques, notamment les alcools, les éthers, les acides et bien d’autres. La différence d’électronégativité entre le carbone et l’oxygène est de 0,89. Cette liaison est responsable de la polarité des éthers et est partiellement responsable de la polarité de nombreux autres composés.

Liaison CN

Liaison polaire CN

Les amines, les amides et d’innombrables autres composés, y compris l’ADN et toutes les protéines, contiennent plusieurs liaisons CN. Avec une différence d’électronégativité de 0,49, cette liaison est proche de la frontière entre la liaison polaire et la liaison covalente non polaire.

Lien NH

La différence d’électronégativité entre l’azote et l’hydrogène est de 0,84, ce qui en fait une liaison assez polaire. En fait, cette polarisation de la liaison signifie que l’hydrogène attaché à l’azote peut faire partie d’un type spécial de liaison covalente entre trois noyaux appelée liaison hydrogène, qui est responsable de nombreuses propriétés des composés qui peuvent les former.

Liaison C=O

Ceci est un exemple important car il met en évidence le fait que la polarité des liaisons covalentes est un concept indépendant de l’ordre des liaisons. Une liaison peut être polaire ou non polaire, qu’il s’agisse d’une liaison simple, double ou triple.

Polarité de liaison avec hybridation sp2

Compte tenu de cela, la liaison C = O est toujours polaire, indépendamment du fait qu’il s’agit d’une double liaison. Cependant, il existe une différence de polarité, car les électronégativités des éléments dépendent de l’hybridation. Dans ce cas, le carbone et l’oxygène sont hybrides sp 2 , ce qui les rend tous deux plus électronégatifs, mais il existe toujours une différence d’électronégativité entre les deux.

La liaison HF – Une exception à la règle

Comme mentionné ci-dessus, les frontières entre le caractère covalent et ionique sont floues et la définition de la liaison polaire en termes de différence d’électronégativité peut présenter des exceptions. Un très courant est le fluorure d’hydrogène ou HF.

Pour ce composé, la différence d’électronégativité est de 1,78. Ceci, selon la définition précédente, placerait HF dans les composés ioniques. Cependant, ce qui rend un composé ionique ou covalent n’est pas seulement sa différence d’électronégativité, mais aussi (et, en fait, principalement) ses propriétés physiques et chimiques.

La liaison ionique se caractérise par être très forte et par générer des solides cristallins avec des points de fusion et d’ébullition très élevés. Or, HF est un gaz à température ambiante, puisque son point d’ébullition n’est que de 19,5 ºC. Comparez avec le point d’ébullition du chlorure de sodium qui est de 1 465 ºC.

De plus, HF est composé de deux non-métaux au lieu d’un non-métal et d’un métal, comme c’est le cas avec les composés ioniques. Pour ces deux raisons, HF est considéré comme un composé covalent polaire , malgré la grande différence d’électronégativité entre l’hydrogène et le fluor.

Liaison SH – Autre exception

La liaison SH est un exemple de liaison covalente considérée comme polaire, bien qu’elle ne remplisse pas la condition de différence d’électronégativité. Dans ce cas, la différence est de 0,38, ce qui la placerait dans le groupe des liaisons covalentes non polaires, cependant, les chimistes conviennent que la liaison est, en fait, polaire.

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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