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Lequel des énoncés suivants n’est pas correct au sujet des composés qui peuvent former des liaisons hydrogène? (A) Ce sont des composés polaires. (B) Ils ont des points d’ébullition élevés. (C) Ils se dissolvent dans des solvants polaires. (D) Ils ont des tensions superficielles élevées. Ou (E) ils ont des pressions de vapeur élevées.
Les liaisons hydrogènes sont des interactions dipôles-dipôles qui existent entre les atomes d’hydrogène reliés de manière covalente et les doublets non liants des éléments fortement électronégatifs, qui sont généralement le fluor, l’oxygène ou l’azote. L’élément hautement électronégatif, dans cet exemple, l’oxygène de l’eau, a une charge négative partielle, que nous pouvons illustrer en utilisant le symbole 𝛿− car il attire la plus grande densité électronique de sa liaison avec l’atome d’hydrogène. Les atomes d’hydrogène ont une densité électronique beaucoup plus faible et portent une charge positive partielle, que nous pouvons représenter en utilisant le symbole 𝛿+.
Des liaisons hydrogènes se forment entre ces charges partielles de signes opposés dans les molécules voisines. Les liaisons hydrogènes sont les forces d’attraction intermoléculaires les plus fortes. Et elles confèrent des propriétés physiques et chimiques uniques aux molécules qui les engagent. Comme il faut beaucoup d’énergie thermique pour vaincre ces forces intermoléculaires, les molécules qui forment des liaisons hydrogène ont des points d’ébullition exceptionnellement élevés. Généralement, elles ont également une pression de vapeur faible car elles ne passent pas spontanément de l’état liquide à l’état gazeux.
La tension superficielle d’une substance est la force par unité de surface nécessaire pour augmenter la surface d’un liquide. Les substances auront une tension superficielle faible si leurs molécules subissent des forces d’attraction intermoléculaires faibles. Une substance avec une tension superficielle élevée contient des molécules qui subissent des forces d’attraction intermoléculaires fortes. Un liquide a une tension superficielle particulièrement élevée s’il contient des molécules formant des liaisons hydrogène. En effet, ces fortes liaisons hydrogène maintiennent étroitement les molécules ensemble, ce qui crée une tension élevée à la surface.
En utilisant ces informations, examinons nos choix de réponses. Nous pouvons voir que les choix de réponse (A), (B), (C) et (D) sont tous vrais, car les composés qui forment des liaisons hydrogène sont polaires avec des parties de leurs molécules partiellement négatives et partiellement positives. Comme ce sont des composés polaires, ils se dissolvent également dans d’autres composés polaires. De par leurs forces d’attraction intermoléculaires fortes, ils ont des points d’ébullition élevés et des tensions de surface élevées. Étant donné que les molécules qui forment des liaisons hydrogène ont généralement une pression de vapeur faible, l’énoncé qui n’est pas correct au sujet des composés qui peuvent former des liaisons hydrogène est le choix de réponse (E) : ils ont une pression de vapeur élevée.
