Forces intermoléculaires dans la structure du propane

Les forces intermoléculaires sont des forces entre les molécules. Comparées aux forces qui maintiennent une molécule ensemble, elles sont généralement relativement faibles, bien qu'elles soient en fin de compte les forces qui maintiennent ensemble les molécules dans les liquides et les solides. La résistance des matériaux intermoléculaires d'une substance détermine les propriétés physiques telles que le point d'ébullition et le point de fusion. C'est la faiblesse des forces intermoléculaires du propane qui explique pourquoi il s'agit d'un gaz à température ambiante et à pression atmosphérique.

Le propane a la formule moléculaire C3H8: trois atomes de carbone et 8 atomes d'hydrogène. Les trois atomes de carbone forment une seule chaîne avec trois hydrogènes sur le carbone à chaque extrémité et deux hydrogènes sur le carbone central. Les atomes à chaque extrémité d'une liaison simple peuvent tourner, de sorte que les atomes à chaque extrémité des deux liaisons tournent à température ambiante. En phase gazeuse, les molécules volent de manière désorganisée.

Nous aimons considérer les électrons comme des particules, mais en réalité, ils se comportent à certains égards comme des ondes et à d'autres comme des particules. Par conséquent, on ne peut jamais connaître à la fois la quantité de mouvement d'un électron et sa position. Les électrons sont répartis autour d'un noyau comme un nuage en constante évolution. Bien qu'en moyenne les électrons soient uniformément répartis, à un instant donné, il peut y avoir un déséquilibre, avec un excès de charge négative dans une région et une réduction de la charge négative dans une autre. La molécule deviendra très brièvement un dipôle, avec une charge nette négative dans une zone et une charge nette positive dans une autre.

Les charges opposées s'attirent; comme les charges repoussent. Lorsque deux molécules se rapprochent, un dipôle instantané dans une molécule attirera des charges opposées dans l'autre molécule et créera un dipôle faible dans son voisin. Les deux dipôles faibles s'attirent maintenant. Bien que le dipôle instantané de la première continuera à changer, le dipôle induit dans la deuxième molécule suivra, de sorte que la faible attraction entre les deux molécules persistera. Ce type d'interaction intermoléculaire est appelé force de dispersion de London. En général, les molécules plus grosses sont plus faciles à polariser, elles subissent donc des forces de London plus fortes que les molécules plus petites.

Les forces de London sont la seule force intermoléculaire que subissent les molécules de propane. Les molécules de propane sont relativement petites, de sorte que les forces de London entre elles sont faibles - trop faibles pour les maintenir ensemble en phase solide ou liquide à température ambiante. Pour transformer le propane en liquide, vous devez le refroidir, ce qui ralentit le mouvement des molécules; à des températures très froides, même les faibles interactions de Londres peuvent maintenir les molécules de propane ensemble. La compression du propane le transformera donc en liquide.