Différence de Tébullition entre HF et H2O

[pcpc]

Bonjour à tous
je cherche une explication concernant la plus grande temperature d'ébullition (Téb) de H2O par rapport à HF (100 °C contre 20 °C).

Ce sont 2 molécules polaires (de masse molaire du même ordre de grandeur) formant toutes les 2 des liaisons hydrogène.
A priori, une molécule d'eau peut former 4 liaisons H puisqu'elle possède 2 atomes de H et que le O possède 2 doublets non liants ; pour HF, je dirais 4 aussi avec 1 atome de H et 3 doublets non liants sur F.
Du coup, je ne sais pas d'où pourrait venir cette différence.
Mon idée peut-être :F étant très électronégatif, les doublets non liants sont peut-être moins disponibles pour former des liaisons H ...

Merci en tous cas pour vos réponses
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[Opabinia]

Bonjour,

Il y a à cela une explication partielle relativement simple: la température d'ébullition anormalement élevée que l'on observe pour les composés (NH₃, H₂O et HF) est liée à l'intervention de ponts hydrogène en phase liquide, lesquels se forment en principe à partir
- d'une liaison covalente (X^δ--H^δ+) fortement polarisée, et
- d'un doublet non-liant porté par l'atome coordinateur (X).

Dans la séquence considérée, la somme de ces éléments structuraux est constante: l + n = 4 .
C'est donc dans le cas où les deux termes sont égaux (l = n = 2) que le nombre de ponts hydrogène par molécule est maximal (4), et peut conduire à l'état solide à un réseau tridimensionnel (cristal de glace).

Il s'agit bien sûr d'un modèle simpliste, qui exclut l'existence de ponts hydrogène bifides, susceptibles de s'établir entre 2 liaisons (X-H) et un doublet non-liant, par exemple. Et si l'on veut pousser plus loin, il faut tenir compte d'autres propriétés telles que le moment dipolaire des liaisons, et la polarisabilité des molécules.

[pcpc]

bonsoir Opabinia et merci pour ta réponse
je ne comprends pas pourquoi tu dis que le cas de liaisons H est max si n = l = 2 car dans HF, on a n + l = 3 + 1 = 4 aussi ...

[Opabinia]

... je ne comprends pas pourquoi tu dis que le cas de liaisons H est max si n = l = 2 car dans HF, on a n + l = 3 + 1 = 4 aussi ...

Bien sûr, mais il n'y a cependant qu'une seule liaison covalente (l = 1), donc deux ponts hydrogène seulement par molécule, ce qui conduit à des agrégats unidimensionnels.
Dans le solide, le cristal contient des chaînes en zig-zag (HF)_n, d'axes parallèles:

H─F....H─F....H─F....H─F....H─ F....H─F....H─F....H─F....

La vapeur contient une proportion non négligeable de l'hexamère (H₆F₆), de structure hexagonale dont la cohésion est assurée par 6 ponts hydrogène.

La molécule d'eau, elle, peut être associée à 4 autres molécules, donc s'engager dans des structures tridimensionnelles.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pcpc]

bonjour
merci pour ton explication supplémentaire (et très claire), en effet, je n'avais pas pensé à la dimension de la strucure !
A bientôt !