Polarisabilité et températures d'ébullition des dihalogènes

Orbitales atomiques et classification périodique · niveau 2

Énoncé

Sous $1 ba r$ , les dihalogènes bouillent à : $F X_{2}$ $- 188° C$ , $Cl X_{2}$ $- 34° C$ , $Br X_{2}$ $59° C$ , $I X_{2}$ $184° C$ .

Donner la configuration de valence des quatre halogènes et l'orbitale qui porte leurs électrons de valence.
Ces molécules sont apolaires. Quelle interaction assure la cohésion de leurs liquides ? De quelle propriété atomique dépend-elle ?
Interpréter l'évolution des températures d'ébullition. Conclure sur l'état physique de chaque dihalogène à $25° C$ .

Corrigé

1. La configuration de valence est $n s^{2} n p^{5}$ , avec $n = 2$ ( $F$ ), $3$ ( $Cl$ ), $4$ ( $Br$ ), $5$ ( $I$ ).

2. Entre molécules apolaires, la cohésion est assurée par les interactions de London (dipôle instantané – dipôle induit), d'autant plus fortes que les nuages électroniques sont polarisables.

3. En descendant la colonne, $n$ augmente : les orbitales de valence sont plus étendues, les électrons de valence plus loin du noyau et moins retenus. La polarisabilité augmente donc de $F$ à $I$ , les interactions de London aussi, et il faut chauffer davantage pour séparer les molécules : la température d'ébullition croît de $F X_{2}$ à $I X_{2}$ . À $25° C$ , $F X_{2}$ et $Cl X_{2}$ sont gazeux (ébullition en dessous), $Br X_{2}$ est liquide (il bout à $59° C$ et fond à $- 7° C$ ), $I X_{2}$ est solide (il fond à $114° C$ ).