LIAISONS de PARTICULES

-liaisons de particules

Une liaison à l'échelon particulaire dépend toujours d'une interaction newtonienne ou coulombienne

-liaison nucléaire (entre protons et neutrons) 

formule approchée >> E= (m.- Σmn).c²

où Ez(J)= énergie de liaison des particules du noyau

mn(kg)= masse d’un nucléon à l’état libre

Anombre de masse du corps

Σmn(kg)= masse de tous les nucléons liés dans le noyau

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .10m/s)

en pratique cette énergie de liaison est de l’ordre de 0,5% de l’énergie impliquée dans la masse totale, soit 2 à 9 MeV par nucléon- (les valeurs maxi étant dans la zone des éléments fer-nickel)-

 

-liaison noyau-électrons orbitaux

 

-liaison ionique (ou hétéropolaire)

Pour les corps possèdant des ions à charges électriques opposées, l'attraction coulombienne en provoque la liaison.

L’énergie El de cette liaison est de l’ordre de 12 eV par atome (soit # 2.10-18 Joule) et sa formule d'évaluation est  

EQ².K/ Ω. ε.l

avec Ez(J)= énergie de liaison

Q(C)= charge électrique

K1(nombre)= constante dite de Madelung

Ω(sr)= angle solide dans lequel s’effectue l’attraction (vaut 4 pi sr si l’on est en système d’unités S.I.+)

ε(F/m-sr)= constante diélectrique ambiante

C'est l'ensemble des forces (attractives ou répulsives) explicitant une liaison intermoléculaire. 

La constante de Madelung ci-dessus est égale (pour un ion donné) au rapport moyen entre la distance d’un ion proche et la distance d’un ion lointain.

Sa valeur approximative mnémotechnique : K1 # 1,732 (racine de 3) mais exceptionnellement elle peut être plus forte pour certains corps 

-liaison noyau-électron libre

La liaison de valence est le nombre maximal de liaisons simples qu’un atome peut offrir à des électrons libres. Ces liaisons sont possibles par le truchement des électrons de sa couche externe dont le moment (de spin) n’est pas saturé (une particule est dite à spin saturé  quand 2 spins voisins sont antiparallèles et égaux)

Les forces de valence (liaisons) expliquent la rigidité et l’impénétrabilité des corps

 

-liaison d'atomes entre eux (dont liaison covalente ou homopolaire)

Pour les corps ayant des atomes de valence pouvant compléter des couches électroniques chez des atomes voisins >>>

l’énergie de liaison El est ici de l’ordre de 5 eV par atome (cas des corps organiques)

 

-liaison hydrogène (entre 1 H déjà lié et 1 nouvel atome électronégatif)

 

-liaison d'1 molécule avec 1 autre molécule, identique ou non (forces de Van der Waals)

Il s'agit de forces newtoniennes attractives entre les atomes ou molécules constitutifs du corps .

Liaisons sensibles jusqu’aux limites du 0°K absolu

Cette énergie de liaison est  E= [Ω.c²/ Z*] / nt.[K/ l+ K/ l12]

avec Ez(J)= énergie de liaison

Z*(m²/ kg-s) = inertance

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .10m/s)

Ω(sr)= angle solide dans lequel s’effectue le phénomène(en général Ω est l’espace entier, soit 4pi sr pour les systèmes d’unités qui, comme le S.I.+, a comme unité d’angle le stéradian)

nt(m²/s)= constante de diffusion d’Einstein

l(m)= constante de réseau

K2= coefficient de Van der Waals, dimensionnel en l-6

K3= coefficient de Lennard-Jones, dimensionnel en l-12

En application pratique, comme l # 10-10 et K# 10-77    

Ez est # 10-17J (soit 100 eV)

Ce sont les liaisons dans les cristaux (et leurs destructions sont nommées "changement d’état") 

Ces forces (de cohésion) ne sont pas très persistantes pour un liquide -qui donc l'autorisent à couler-

Elles sont très ténues pour un gaz, qui s'autorise ainsi à occuper tout le volume offert

Les forces attractives sont mesurables sous fonction de leur (distance moyenne à la puissance 6) et sont d'autant plus fortes que la déformabilité est plus grande

Près de l’ébullition, l’éloignement moléculaire devient grand (c’est à dire > 10-6 m), la cohésion est faible

 

-liaison molécule avec atome

C'est le phénomène exprimant que les atomes ont une cohésion, grâce à une énergie E qu'il faut vaincre pour éventuellement les casser    E = m.c²(Z.α)² / 2 n²

où E(J)= énergie de liaison

numéro atomique

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .10m/s)

n = nombre quantique principal et α = constante de couplage

-l’énergie de liaison d’état fondamental de l’atome d’hydrogène est 13,6 eV (# 2,2.10-18 J) Pour les autres corps, elle est de l'ordre de quelques eV.

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