Températures d'ébullition sous bar

Exercice de TD · niveau 2 · chimie (première), chapitre 7 — Cohésion, dissolution et solubilité · Nature des interactions et cohésion

Énoncé

Températures d'ébullition sous $1$ bar : $F X_{2}$ : $- 188^{\circ}$ C ; $Cl X_{2}$ : $- 34^{\circ}$ C ; $Br X_{2}$ : $59^{\circ}$ C ; $I X_{2}$ : $184^{\circ}$ C.

Ces molécules sont-elles polaires ? Quelle interaction assure la cohésion de ces corps purs ?
Interpréter l'évolution le long de la colonne.
En déduire l'état physique de chacun à $25^{\circ}$ C.

Corrigé

1. Chaque molécule est formée de deux atomes identiques : la liaison n'est pas polarisée (même électronégativité), la molécule est apolaire. Seules agissent les interactions de Van der Waals entre dipôles instantanés.

2. Ces dipôles instantanés naissent des fluctuations du nuage électronique : plus l'entité est grosse (plus elle a d'électrons, du fluor à l'iode), plus son nuage est déformable et plus les dipôles instantanés sont importants. L'interaction croît donc régulièrement de $F X_{2}$ à $I X_{2}$ , et avec elle la température d'ébullition.

3. À $25^{\circ}$ C : $F X_{2}$ et $Cl X_{2}$ sont gazeux ( $θ_{e ˊ b} < 25^{\circ}$ C), $Br X_{2}$ est liquide ( $- 7^{\circ}$ C $< 25 <$ $59^{\circ}$ C), $I X_{2}$ est solide (il fond à $114^{\circ}$ C).

Contrôle : c'est bien ce que l'on observe au laboratoire — le dibrome est le seul élément, avec le mercure, liquide à température ambiante.

Piège : dire « $I X_{2}$ est solide parce qu'il est lourd ». Ce n'est pas la masse qui agit, c'est le nombre d'électrons (la polarisabilité du nuage) : deux entités de même masse mais de nuages différents n'ont pas la même cohésion.

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