En chimie, les forces intermoléculaires décrivent diverses forces électrostatiques présentes entre les atomes et les molécules. Ces forces comprennent les forces ion-dipôle, la liaison hydrogène, les forces dipôle-dipôle et les forces de dispersion de London. Bien que ces forces soient généralement beaucoup plus faibles que les liaisons ioniques ou covalentes, elles peuvent néanmoins avoir une grande influence sur les caractéristiques physiques des liquides, des solides ou des solutions.
Toutes les forces intermoléculaires sont de nature électrostatique. Cela signifie que la mécanique de ces forces dépend des interactions d’espèces chargées telles que les ions et les électrons. Les facteurs liés aux forces électrostatiques, tels que l’électronégativité, les moments dipolaires, les charges ioniques et les paires d’électrons, peuvent grandement affecter les types de forces intermoléculaires entre deux espèces chimiques données.
Des forces ion-dipôle sont présentes entre les ions et les charges partielles aux extrémités des molécules polaires. Les molécules polaires sont des dipôles et ont une extrémité positive et une extrémité négative. Les ions chargés positivement sont attirés par l’extrémité négative d’un dipôle et les ions chargés négativement sont attirés par l’extrémité positive d’un dipôle. La force de ce type d’attraction intermoléculaire augmente avec l’augmentation de la charge ionique et l’augmentation des moments dipolaires. Ce type particulier de force se trouve couramment dans les substances ioniques dissoutes dans les solvants polaires.
Pour les molécules et atomes neutres, les forces intermoléculaires qui peuvent être présentes comprennent les forces dipôle-dipôle, les liaisons hydrogène et les forces de dispersion de London. Ces forces constituent les forces de van der Waals, qui portent le nom de Johannes van der Waals. En général, elles sont plus faibles que les forces ion-dipôle.
Les forces dipôle-dipôle se produisent lorsque l’extrémité positive d’une molécule polaire se rapproche de l’extrémité négative d’une autre molécule polaire. La force elle-même dépend de la proximité des molécules. Plus les molécules sont éloignées, plus les forces dipôle-dipôle sont faibles. L’amplitude de la force peut également augmenter avec l’augmentation de la polarité.
Les forces de dispersion de London peuvent se produire entre les espèces chimiques non polaires et polaires. Ils sont nommés en l’honneur de leur découvreur, Fritz London. La force elle-même se produit en raison de la formation de dipôles instantanés; ceux-ci peuvent être expliqués par le mouvement des électrons dans les espèces chimiques.
Les dipôles instantanés sont créés lorsque les électrons autour d’une espèce chimique sont attirés par le noyau d’une autre espèce chimique. En général, les forces de dispersion de London sont plus importantes pour les molécules plus grosses, car les molécules plus grosses ont plus d’électrons. Les gros halogènes et les gaz rares, par exemple, ont des points d’ébullition plus élevés que les petits halogènes et les gaz rares à cause de cela.
Des liaisons hydrogène se produisent entre des atomes d’hydrogène dans une liaison polaire et des paires d’électrons non partagés sur de petits ions ou atomes électronégatifs. Ce type de force intermoléculaire est souvent observé entre les atomes d’hydrogène et le fluor, l’oxygène ou l’azote. Les liaisons hydrogène peuvent être trouvées dans l’eau et sont responsables du point d’ébullition élevé de l’eau.
Les forces intermoléculaires peuvent avoir un effet profond sur les caractéristiques physiques d’une espèce chimique. Typiquement, des points d’ébullition, des points de fusion et une viscosité élevés sont associés à des forces intermoléculaires élevées. Bien qu’elles soient beaucoup plus faibles que les liaisons covalentes et ioniques, ces forces d’attraction intermoléculaire sont toujours importantes pour décrire le comportement des espèces chimiques.