CB12: Les forces intermoléculaires et intramoléculaires

Sur cette illustration, on représente l’énergie d’interaction en fonction de la distance interatomique pour H - H et Ne - Ne. Les deux courbes présentent une allure qui est constituée par une attraction à une grande distance interatomique et par une répulsion à une petite distance interatomique, là où les nuages électroniques des atomes se chevauchent réciproquement (voir ­galement l'illustration CB01a). On remarquera néanmoins que l’échelle d’énergie diffère fortement. Pour le système H-H, l’énergie d’interaction maximale s’élève à
7.24 x 10^-19 J à une température de 25° C (436 kJ/mol).

Etant donné que cette valeur est significativement supérieure à l’énergie thermique disponible
(4.11 x 10^-21 J à 25° C), ceci implique que les atomes d’hydrogène se trouvent à l’état lié à la température ambiante. Les atomes d’hydrogène sont liés de manière covalente et on parle d’une énergie de liaison. Il s’agit d’une interaction intramoléculaire. Pour le système
Ne - Ne, l’énergie d’interaction maximale s’élève à
~ 4 x 10^-22 J à une température de 25° C (c’est-à-dire
~0.25 kJ/mole), ce qui est significativement inférieur à l’énergie thermique disponible. L’interaction est trop faible pour former des molécules stables dans des conditions normales, mais elle n’en est pas moins importante pour les propriétés physiques et chimiques. On parle d’une interaction intermoléculaire.

Remarquons la différence, non seulement de l’échelle d’énergie, mais également de la forme des courbes. Pour la liaison chimique covalente (telle que la liaison H-H), on ne peut expliquer la forme de la courbe qu’à l’aide de la mécanique ondulatoire, tandis que, pour la liaison chimique ionique (comme par exemple la liaison
Na⁺-Cl^-), les lois électrostatiques classiques sont suffisantes pour expliquer l’attraction à grande distance (potentiel d’interaction ~1/r). Pour les forces de dispersion intermoléculaires (comme par exemple la liaison Ne - Ne), on obtient un rapport 1/r⁶ pour le potentiel d’interaction sur de grandes distances intermoléculaires.