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Liaison H : c'est quoi?



  1. #1
    Ch@vez

    Liaison H : c'est quoi?


    ------

    dans la serie j'ai un exam de chimie demain et j'ai pas tout compris au programme...

    qqn peut m'expliquer ce qu'est une liaison H comme si j'avais 2 ans? siouplé....
    ou alors si vous avez un bon lien à ce sujet, ca devrait faire l'affaire aussi

    j'ai deja beaucoup cherché sur le net mais impossible de trouver qqchose de clair....

    encore merci

    @+

    -----

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  3. #2
    Yoyo

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Salut

    Ben t'as du mal chercher alors
    premier lien donne par google:
    http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosea...isonHydro.html

    Bonne lecture
    Yoyo

    PS? encore deux liens:
    http://www.cite-sciences.fr/francais...0hydrogene.htm
    http://www.snv.jussieu.fr/enseignement/ARPE/td/lsh.html

  4. #3
    moco

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    L'atome H isolé a un électron dont la probabilité de présence est égale de tous les côtés.
    Ce n'est plus le cas dans les molécules contenant H.
    Imagine la liaison entre H et O dans l'eau. L'atome H mobilise son électron unique d'un seul côté, celui de l'atome d'oxygène, pour faire une liaison avec ce O. L'électron est surtout placé dans la zone intermédiaire entre le noyau de H et celui de O. On peut dire que, à l'opposé de cette liaison, le proton de l'atome H est nu. Il n'est plus "protégé" d'un choc avec d'autres atomes par cet électron.
    Rien n'empêche ce proton "nu" de heurter des électrons de molécules étrangères, surtout si ces électrons ne servent à rien (ne servent pas à former des liaisons). Or dans l'atome O de H2O, il y a quatre électrons périphériques inutiles. Rien ne retient le proton (noyau de H) d'un atome H d'une molécule H2O de toucher et donc d'attirer les électrons périphériques de l'atome O d'une autre molécule. Cette attraction est assez faible. Mais c'est la liaison hydrogène.

  5. #4
    Ch@vez

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    merci beaucoup!!

  6. #5
    Cécile

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Salut,

    Je vais un peu pinailler, même si ce que je vais dire est peut-être trop détaillé par rapport à la question de départ.
    Citation Envoyé par moco
    Or dans l'atome O de H2O, il y a quatre électrons périphériques inutiles. Rien ne retient le proton (noyau de H) d'un atome H d'une molécule H2O de toucher et donc d'attirer les électrons périphériques de l'atome O d'une autre molécule. Cette attraction est assez faible. Mais c'est la liaison hydrogène.
    Ce que tu décris là est une interaction électrostatique, pas la liaison hydrogène. Celle-ci est beaucoup plus compliquée et fait intervenir les orbitales de l'hydrogène comportant deux électrons (les doublets libres). Ca semble du pinaillage, mais c'est très important : à cause de ça, la liaison hydrogène n'existe que dans l'axe O-H...O, et dès qu'on s'éloigne de cet axe, la liaison H se casse (ce ne serait pas le cas si c'était une simple iaison électrostatique). Ce qui fait qu'elle est à la fois très forte et très fragile : elle se casse et se recrée toutes les picosecondes. Et c'est à la base de presque toutes les propriétés physico-chimiques de l'eau.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    moco

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Bien sûr que tu as raison, avec tes orbitales et ta référence à la mécanique quantique. Mais à quoi bon évoquer l'équation de Schrödinger à des lycéens ? Le seul résultat de cette démarche rigoureuse serait de convaincre le courageux poseur de question qu'il est un incapable, et que la science est vraiment trop difficile pour lui. On a meilleur temps d'expliquer les choses simplement, avec une explication à la portée d'un lycéen, quitte à ce que les élèves se fassent une image imparfaite certes, mais opérationnelle. Il en est ainsi de tous les modèles qu'on utilise dans l'étude de l'atome.

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  10. #7
    Cécile

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Salut,

    Bien sûr que tu as raison, avec tes orbitales et ta référence à la mécanique quantique. Mais à quoi bon évoquer l'équation de Schrödinger à des lycéens ?
    Ch@vez n'est pas lycéen, il a fait 5/2 et je suppose qu'il est en école d'ingénieur (cf. un de ses posts dans Orientation). Et je n'ai pas parlé d'équation de Schrödinger.
    On a meilleur temps d'expliquer les choses simplement, avec une explication à la portée d'un lycéen, quitte à ce que les élèves se fassent une image imparfaite certes, mais opérationnelle.
    Le problème de la définition "électrostatique" de la liaison H, ce n'est pas qu'elle est imparfaite, elle est fausse.

  11. #8
    moco

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    OK. Le modéle électrostatique est faux. Mais alors comment expliques-tu, toi, la liaison hydrogène ?

  12. #9
    Cécile

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Mais alors comment expliques-tu, toi, la liaison hydrogène ?
    Aaargh, je suis piégée. Bon, je vais essayer, mais sans garantie.
    Dans la liaison covalente, il y a mise en commun d'un électron de chaque atome de la liaison. Ici, c'est comme une liaison covalente, mais dans laquelle un seul des atomes apporterait les deux électrons : l'oxygène, avec ses doublets électroniques, apporte les deux électrons nécessaires à la liaison hydrogène. Mais c'est différent de la liaison ionique, où l'accepteur d'électron se tire avec la caisse (euh, pardon, avec les électrons). Ici, l'hydrogène et l'oxygène restent proches. J'avoue que je n'ai pas trouvé d'explication plus précise, d'un point de vue orbitalaire, de la liaison hydrogène.
    La directionnalité de la liaison hydrogène explique entre autres la structure de la glace : chaque molécule d'eau forme quatre liaisons hydrogène, donnant un ensemble en forme de tétraèdre. Donc chaque molécule d'eau est entourée en moyenne de 4 molécules semblables. Alors que les liquides les plus compactes comportent 12 voisins. Donc les molécules d'eau sont très peu tassées les unes par rapport aux autres. Dans l'eau liquide, des molécules peuvent "s'incruster" dans les quatre premiers voisins, et augmenter ainsi la densité. Dans la glace, tout est rigide, pas d'incrust possible. Donc la glace est moins dense que l'eau.

  13. #10
    Tomzack

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Pis de toute façon pour son axam c'est trop tard !

  14. #11
    moco

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    C'est vrai que c'est trop tard pour son examen. Tant pis. Cette question déclenche des réactions en cascade, et je trouve que c'est très bien. Cécile a l'air de connaître son sujet, et je m'en félicite. Moi aussi j'en connais un bout (mais pas vraiment la liaison hydrogène), alors je lui renvoie la balle.
    L'explication de Cécile implique que les électrons de l'oxygène tombent sur l'orbitale 1s de l'Hydrogène, ou sur l'orbitale sigma de la liaison O-H. C'est tout à fait impossible, car il y a déjà deux électrons sur cette orbite.
    A mon sens on a meilleur temps de s'en référer à "mon" explication électrostatique, que Cécile descend en flamme. C'est un modèle pédagogique, qui vaut ce que valent les modèles. Le modéle d'atome de Bohr est faux. Mais il rend bien service !
    Pour revenir à nos moutons, j'aimerais bien que Cécile (qui affirme beaucoup de choses) m'explique par exemple comment on démontre que la liaison hydrogène se casse dés que l'alignement O-H-O n'est plus exactement 180°...

  15. #12
    Ch@vez

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    wahou
    c'est fou ce que ca peut etre interessant la chimie quand on prend le temps d'en parler!

    merci cécile d'apportet tes connaissances, il me semblait bien que les liaisons H ne sont que pour les alignements que tu decris (enfin il afallu que je relise mes cours pour m'en rendre compte).
    au fait mon exam est demain, je suis en école d'ingé et j'avoue que j'ai plus besoin d'explications precises que de modeles pedagogiques... mais merci quand meme moco

    et ca marche seulement avec O-H---O ou on peut mettre autre chose à la place des O ?

    ca pourrait aussi expliquer la difference de temperature d'ebullition entre les isomeres trans et cis? (cf mon autre post quelques lignes plus bas)
    dites moi si je suis à coté de la plaque,je le prendrai pas mal... MDR

    a++

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  17. #13
    ArtAttack

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    En effet c'est trés intéressant de vous lire.
    Pour beaucoup, la liaison H restait une liaison faible expliquant pas mal de chose (au même titre que les liaisons VDW). Je n'avais jamais fait l'effort d'en savoir plus.
    Merci.

  18. #14
    mach3

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    les liaisons hydrogene se font entre atomes electronegatifs, surtout l'oxygene et l'azote, et aussi le fluor

    exemples les plus courants :

    N-H - - N
    O-H - - N
    N-H - - O
    O-H - - O

    la liaison H explique effectivement la difference de comportement entre l'acide maleique et fumarique, mais ce n'est qu'un cas parmi bcp d'autres...

    d'ailleurs tu pourra regarder l'evolution de diverses propriétés des composés HF, HCl, HBr et suivants (meme colonne du tableau) ainsi que H2O, H2S et H2Se et suivant, pour constater que le comportement de HF et H2O est deviant par rapport au autres, a cause de la liaison hydrogene presente entre les molecules...

  19. #15
    vin's

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Je n'ai pas de connaissance précises sur les liaisons H, mais je sais que sans elle, les fibrilles de cellulose qui constituent le papier ne serait pas reliés.
    Dans le bois, c'est un polymère thermoplastique (la lignine) qui lie les fibres de cellulose
    Dans le papier, c'est les liaisons H qui lient les fibrilles (plus petit que les fibres donc ! ) de cellulose.
    Voilà pour mon grain de sable.
    Ce voyage de mille lieues, il a commencé par un pas.
    Lao Tseu.

  20. #16
    Cécile

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Salut,

    Citation Envoyé par moco
    Moi aussi j'en connais un bout (mais pas vraiment la liaison hydrogène), alors je lui renvoie la balle.
    Oui, j'ai vu ça sur d'autres posts auxquels tu as répondu, j'ai appris plein de choses.

    L'explication de Cécile implique que les électrons de l'oxygène tombent sur l'orbitale 1s de l'Hydrogène, ou sur l'orbitale sigma de la liaison O-H. C'est tout à fait impossible, car il y a déjà deux électrons sur cette orbite.
    Comme je te l'ai dit, je rentre là dans les limites de ma connaissances sur la liaison hydrogène. Donc les explications ci-dessous sont à prendre avec prudence. Le doublet de l'oxygène interagit avec une orbitale excitée de l'hydrogène, mais je ne sais pas si c'est avec une s ou avec une orbitale plus compliquée (existe-t-il des orbitales p dans l'hydrogène, où pourraient aller l'électron lorsque l'hydrogène est très excité ? à vérifier). Et pour que la liaison hydrogène fonctionne, je suppose que cette orbitale excitée de l'atome d'hydrogène est plus basse en énergie que l'orbitale doublement occupée de l'oxygène.

    A mon sens on a meilleur temps de s'en référer à "mon" explication électrostatique, que Cécile descend en flamme.
    Non, parce que ça ne donne pas l'aspect directionnel de la liaison hydrogène, qui est primordial.
    C'est un modèle pédagogique, qui vaut ce que valent les modèles. Le modéle d'atome de Bohr est faux. Mais il rend bien service !
    Oui, mais dès qu'on parle du modèle de Bohr aux étudiants, on précise (dix fois plutôt qu'une) qu'il est faux. Alors que j'ai entendu de nombreuses fois cette explication "électrostatique" de la liaison hydrogène sans jamais entendre qu'il était faux.
    Pour revenir à nos moutons, j'aimerais bien que Cécile (qui affirme beaucoup de choses) m'explique par exemple comment on démontre que la liaison hydrogène se casse dés que l'alignement O-H-O n'est plus exactement 180°...
    Bien sûr. D'abord, l'énergie de la liaisons hydrogène est telle qu'elle ne devrait pas se casser à température ambiante (l'agitation thermique est insuffisante pour la casser). L'eau devrait donc être solide s'il n'y avait pas ce phénomène de cassure dès que l'angle change (pas pile 179 ou 181 °, mais dès que la courbure atteint 30°).
    Ensuite, des études par laser à impulsion ultrabrèves ont permis de mesurer la durée de vie de ces liaisons hydrogène : quelques picosecondes. Une telle vitesse ne s'explique pas si on considère que la liaison se casse par éloignement. Il y a aussi des études structurales à l'aide de neutrons. Tout récemment, des chercheurs ont publié dans Science (Vol 304, p. 995, 2004) une étude aux rayons X à l'aide d'un synchrotron, qui leur ont permis d'observer directement la signature de la liaison hydrogène qui confirment ces résultats.
    Pour en savoir plus sur ce sujet, je conseille un article paru en juillet 2001 dans Pour la Science (je n'ai pas la page, c'est un article de José Teixeira). Pour les conséquences de la liaison hydrogène sur les propriétés de l'eau, il y a un article dans La Recherche de février 2004, p. 81.

    Bonne chance pour ton exam, Ch@vez.

  21. #17
    Cécile

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Je me suis aperçue que je m'était doublement plantée dans mon explication orbitalaire de la liaison H :
    Le doublet de l'oxygène interagit avec une orbitale excitée de l'hydrogène, mais je ne sais pas si c'est avec une s ou avec une orbitale plus compliquée (existe-t-il des orbitales p dans l'hydrogène, où pourraient aller l'électron lorsque l'hydrogène est très excité ? à vérifier). Et pour que la liaison hydrogène fonctionne, je suppose que cette orbitale excitée de l'atome d'hydrogène est plus basse en énergie que l'orbitale doublement occupée de l'oxygène.
    Le doublet ne peut pas interagir avec une orbitale s (même excitée) de l'hydrogène pour deux raison :
    - une telle interaction ne serait pas directionnelle.
    - Il n'y a plus d'orbitale s proprement dite, puisque l'hydrogène est lié, pour former la molécule d'eau. On ene peut donc plus parler d'orbitales atomiques, mais uniquement d'orbitales moléculaires, qui ont forcément une forme plus compliquée (elle sont un mélange quantique des orbitales de l'oxygène et des hydrogène de la molécule d'eau). Pour savoir exactement avec quelle(s) orbitale(s) interagit le doublet de l'oxygène, il faudrait faire des calculs d'orbitales moléculaires.

  22. #18
    moco

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Je vois que Cécile est bien renseignée : Bravo !
    Est-ce que tu es de niveau assistant ou prof ?
    Je vois qu'il y a des gens bien sur le Forum, et je m'en félicite.
    Mais je reprends la question de Cécile sur les orbitales p
    Bien sûr qu'il existe des orbitales p dans l'Hydrogène, mais ce sont des orbitales 2p ou 3p, mais elles sont vides. Et leur niveau est très élevé. Il faut environ 10 eV pour parvenir à la 2s, à partir de la 1s : Ces 10 eV sont la limite Lyman dans l'UV lointain. Il est donc exclu que ces orbitales p interviennent dans la liaison hydrogène : qui fournirait aux élecrons l'énergie nécessaire ?
    Dire qu'ensuite il faut intervenir des orbitales moléculaires coulent de source, mais cela ne résout pas le problème : il faut bien décider ce que tu vas mettre dans ces orbitales moléculaires..
    Moi je me demande si la liaison hydrogène n'est pas un cas de mésomérie. Cela paraît ridicule, je sais, mais que dire d'autre ?

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  24. #19
    Cécile

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Salut Moco,

    Citation Envoyé par moco
    Je vois que Cécile est bien renseignée : Bravo !
    Est-ce que tu es de niveau assistant ou prof ?
    Juste une thèse. Mais je ne fais plus de recherche. J'ai écris récemment un article sur l'eau et j'ai rencontré un chercheur qui m'en a parlé très clairement.
    Bien sûr qu'il existe des orbitales p dans l'Hydrogène, mais ce sont des orbitales 2p ou 3p, mais elles sont vides. Et leur niveau est très élevé. Il faut environ 10 eV pour parvenir à la 2s, à partir de la 1s : Ces 10 eV sont la limite Lyman dans l'UV lointain. Il est donc exclu que ces orbitales p interviennent dans la liaison hydrogène : qui fournirait aux élecrons l'énergie nécessaire ?
    Cela dépasse mes connaissances sur ce sujet. Mais je me pose la question suivante : même si les orbitales p de l'hydrogène sont très haute pour l'électron situé sur la 1s, sont-elles également très hautes pour les électrons du doublet de l'oxygène ? Car ce sont eux (et non l'électron de l'hydrogène) qui interviennent dans la liaison H. Mais je n'ai pas les chiffres.
    Dire qu'ensuite il faut intervenir des orbitales moléculaires coulent de source, mais cela ne résout pas le problème : il faut bien décider ce que tu vas mettre dans ces orbitales moléculaires.
    Tu as raison.
    Moi je me demande si la liaison hydrogène n'est pas un cas de mésomérie. Cela paraît ridicule, je sais, mais que dire d'autre ?
    Là, je ne vois pas.

  25. #20
    moco

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    Une mésomérie, en rêvant un peu, pourrait être imaginée, en proposant de considérer un polygone (pentagone ? hexagone ?) dont les sommets soient des atomes O, avec un atome H au milieu de chaque arête, et le deuxième atome H vers l'extérieur. On pourrait imaginer une liaison O-H..O-H..O-H..O, où le doublet est d'abord à gauche du H, puis migre à droite du H, etc. N'est-ce pas une mésomérie ?

  26. #21
    mach3

    Re : Liaison H : c'est quoi?

    cette histoire de mesomerie, c un ptit peu ce qui se passe a grande echelle dans tout le liquide ca? formation et destruction continue d'OH- et de H+

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