L'énergie de liaison - Maxicours

L'énergie de liaison

Objectifs
  • Associer qualitativement l’énergie d’une liaison entre deux atomes à l’énergie nécessaire pour rompre cette liaison.
  • Calculer l’énergie de dissociation d’une molécule.
Points clés
  • L’énergie de liaison entre deux atomes A et B est l’énergie qu’il faut fournir à la molécule pour rompre la liaison de valence entre A et B.
  • L’énergie de liaison dépend des atomes qui sont présents.
  • On peut considérer que l’énergie de dissociation d’une molécule est la somme des énergies de toutes les liaisons dans la molécule.
Pour bien comprendre
  • La liaison covalente
  • Le symbole des principaux atomes
  • L’écriture scientifique
1. L'énergie de liaison d'une molécule diatomique

On considère une molécule diatomique A–B.

En formant la molécule A–B, les atomes A et B se sont stabilisés.

L’énergie de liaison (ou énergie de dissociation, ou énergie d’atomisation) entre deux atomes A et B est l’énergie (en joule et à 25 °C) qu’il faut fournir à la molécule pour rompre la liaison de valence entre A et B.

Les atomes A et B se retrouvent alors indépendants.

Remarque
Cette énergie de liaison correspond également à l’énergie dégagée lors de la formation de la liaison.

La valeur de cette énergie de liaison dépend des atomes liés.

Exemples
  • L’énergie de liaison de la molécule H–H vaut 7,24 × 10−19 J.
  • L’énergie de liaison de la molécule Cl–Cl vaut 4,04 × 10−19 J.
  • L’énergie de liaison de la molécule H–Cl vaut 7,18 × 10−19 J.

Il faut donc fournir plus d’énergie pour rompre la liaison H–H que rompre la liaison Cl–Cl ou H–Cl.
Plus l’énergie de liaison est grande, plus la molécule diatomique est stable.
2. L'énergie de liaison d'une molécule polyatomique

Une même liaison entre deux atomes se trouve souvent dans des molécules différentes.

La liaison C–H se trouve par exemple dans les molécules suivantes.

Dans ces molécules, les liaisons C–H ne sont pas entourées des mêmes atomes. Les énergies de liaisons pour dissocier les atomes C et H seront un peu différentes en fonction de la molécule dans laquelle ils se trouvent.

L’énergie de liaison C–H donnée dans les énoncés et ouvrages est donc une valeur moyenne.

Exemples d’énergies de liaison
  • C–H : 6,8 × 10−19 J
  • C–C : 5,8 × 10−19 J
  • C=C : 10,2 × 10−19 J
  • C–O : 5,9 × 10−19 J
  • O–H : 7,7 × 10−19 J
Pour une molécule polyatomique, on considère que l’énergie de liaison de tous les atomes qui constituent la molécule est égale à la somme des énergies de chaque liaison.

Cette somme des énergies est l’énergie nécessaire pour rompre toutes les liaisons de la molécule.
Exemples
  • Le méthane CH4 est constitué de 4 liaisons simples C–H.

    L’énergie pour rompre toutes les liaisons de la molécule de méthane est donc :
    E = 4 × 6,8 × 10−19
    E = 2,72 × 10−18 J
  • L’éthénol C2H4O est constitué de 3 liaisons simples C–H, d’une liaison double C=C, d’une liaison simple C–O et d’une liaison simple O–H.

    L’énergie pour rompre toutes les liaisons de la molécule d’éthénol est donc : E = 3 × 6,8 × 10−19 + 10,2 × 10−19 + 5,9 × 10−19 + 7,7 × 10−19
    E = (3 × 6,8 10,2 + 5,9 + 7,7) × 10−19
    E = 44,2 × 10−19
    E = 4,42 × 10−18 J

Plus l’énergie pour rompre toutes les liaisons d’une molécule est grande, plus la molécule est stable.

L’énergie de liaison d’une liaison double (ou triple) est supérieure à l’énergie de la liaison simple qui correspond, elle est donc plus stable.

La valeur de l’énergie de liaison d’une liaison double n’est toutefois pas égale au double de la valeur de l’énergie de liaison d’une liaison simple : cette valeur est inférieure à son double (ou triple).

Exemple
Dans le tableau précédent, on constate que l’énergie de la double liaison C=C n’est pas le double de l’énergie de la liaison C–C : 10,2 × 10−19 J < 2 × 5,8 × 10−19 J.

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