création de champ ne suffit pas à creer une nouvelle liaison

[Cryptocatron11]

Bonjour,

j'ai une petite question plutôt physico chimique. Je me demande comment le fait de créer une différence de potentiel fait que ça crée de nouvelles liaisons entre atomes.

Prenons une lisaison O-H. L'hydrogène est stable son energie potentielle est la plus basse possible . Je rapproche un atome d'azote de cette liaison O-H. Ça va entrainer une augmentation de l'energie potentielle de l'hydrogène qui va tendre vers l'energie de dissociation. mais plus on rapproche la particule N et plus le travail à fournir pour casser la liaison OH devient faible.

Mais même si le travail à fournir tend vers zéro quand on rapproche N, il faut toujours fournir un travail aussi petit soit il. donc le fait de créer un champ ne suffit pas à créer la liaison N-H on est donc obliger d'y rajouter un petit travail non ?

[Maurice]

Ta demande n'est pas bien claire. Il me semble même que tu manipules un vocabulaire inadéquat.
Bien entendu, un champ ne peut pas créer de liaison. Un champ crée une force attractive ou répulsive sur un objet test placé à proximité.
Mais la connaissance du champ entourant une charge n'a aucun rapport avec la modification des liaisons d'alentour. On ne discute jamais de travail au niveau interatomique. On détermine l'énergie qu'il faut fournir pour franchir tel seuil d'activation.
Il n'y a pas de rapport entre le fait de rapprocher un atome d'un autre et l'éventuel champ que créerait cet atome s'il était chargé. Quoi qu'il en soit, les atomes neutres ne créent pas de champ ! Et pourtant ils réagissent, s'ils possèdent assez d'énergie.
Si tu pouvais réécrire ta demande, on comprendrait peut-être mieux !

[Cryptocatron11]

Bonsoir Maurice,

Bon j'ai fais un dessin voilà le lien http://www.hostingpicture.fr/image.php? ... 7fe32f.png
Clique sur l'image pour la voir en grand.

La courbe verte c'est lorsque l'azote est loin de H la courbe noir c'est quand on rapproche l'azote de H et la courbe rouge c'est quand on approche encore plus l'azote de l'hydrogène.

On voit que plus on rapproche l'azote de l'hydrogène et plus on augmente l'énergie potentielle de l'hydrogène au point ou il est le plus stable c'est à dire dans le creux. Le truc c'est qu'à force de l'approcher, bah comme je dis ça va tend vers l'energie de dissociation. et y'a toujours une petite barrière d'activation à dépasser et elle tend vers zéro au fur et à mesure qu'on approche N de l'hydrogène. Après je suis d'accord qu'il va falloir un petit quelque chose pour casser la liaison. Mais si je continue encore à approcher N de H quel effet cela va avoir sur la liaison O-H ?
Si on peut pas parler de travail à l'echelle interatomique on parle de quoi ? le travail correspond bien à une variation de l'energie cinétique donc l'energie d'activation ça reste une variation quoiqu'on en dise non ?

Tu sembles dire que le champs a lui tout seul ne peut pas casser une liaison. Moi je pensais que le champs créait une déformation des nuages éléctroniques et pouvait ainsi casser des liaisons

[Maurice]

On n'est pas beaucoup plus avancé à la lecture du document annoncé. On y voit trois courbes, une rouge, une verte et une noire, dont on ne sait pas de quoi il s'agit.
On voit aussi trois atomes rouge, noir et bleu, avec une jonction bleue entre le noir et le rouge, puis une jonction verte entre le noir et le bleu.
Que faut-il comprendre de tout ce matériel coloré ? Quelles relations entre toutes ces couleurs ?
Et j'imagine fort que toutes ces données définissent des énergies potentielles. Donc qu'à aucun moment il n'est question de champ.

[Cryptocatron11]

On n'est pas beaucoup plus avancé à la lecture du document annoncé. On y voit trois courbes, une rouge, une verte et une noire, dont on ne sait pas de quoi il s'agit.

Tu n'as pas du lire mon dernier message alors ... Ces courbes représentent l'energie potentielle de l'atome H en fonction de R1. R1 c'est la distance qui sépare H et O. et R2 c'est la distance qui sépare N et H s'appelle R2. C'est ce qui est dit dans le dessin avec les trois atomes en haut à gauche ..... O-H c'est une liaison covalente.

La courbe verte c'est lorsque l'atome N est loin de l'atome H la courbe noir c'est quand on rapproche l'atome N de l'atome H et la courbe rouge c'est quand on approche encore plus l'atome N de l'hydrogène.
Comme t'as pu remarquer , il y un creux dans la courbe. Ce creux c'est là ou H est le plus stable mais au fur et à mesure qu'on approche N de H et bien on lui apporte de l'energie potentielle à notre H t'es bien d'accord jusque là j'espère. Cela s'explique par le fait que N attire H.

On voit aussi trois atomes rouge, noir et bleu, avec une jonction bleue entre le noir et le rouge, puis une jonction verte entre le noir et le bleu.

Les trois atomes que j'ai dessiné sont pas dans le graphique.
atome rouge = oxygène
atome bleu=azote que j'appelle N
atome noir = hydrogène

Et comme j'ai dis ci dessus , R1 c'est la distance qui sépare H et O. et R2 c'est la distance qui sépare N et H . C'est pas des jointures !

Que faut-il comprendre de tout ce matériel coloré ? Quelles relations entre toutes ces couleurs ?

On voit que plus on rapproche l'azote de l'hydrogène et plus on augmente l'énergie potentielle de l'hydrogène au point ou il est le plus stable c'est à dire dans le creux. Le truc c'est qu'à force de l'approcher, bah comme je dis ça va tendre vers l'energie de dissociation. et y'a toujours une petite barrière d'activation à dépasser et elle tend vers zéro au fur et à mesure qu'on approche N de l'hydrogène.

Et j'imagine fort que toutes ces données définissent des énergies potentielles. Donc qu'à aucun moment il n'est question de champ.

j'ai écris Ep O-H en ordonnée donc ça veut bien dire ce que ça veut dire non ? Ep c'est l'abréviation d'energie potentielle. Bon OK si tu veux y'a pas de champs vu qu'on parle d'energie potentielle donc fais comme si à la place de champs j'avais écris force. la force dérive en effet de l’énergie potentielle.

Bon est ce que tu comprend mieux mon dessin avec ces explication ? car ça ça sort tout droit de mon cours. Je peux pas dire mieux

J'espère que cette fois ci ma question sera plus claire : imaginons que l'on soit dans un gaz parfait ou il n'y pas de choc entre les atomes. et que j'approche l'atome N de l'atome H. H fait une liaison covalente avec l'atome O . Est ce que la force d'attraction qu'exerce N sur H peut suffire à casser la liaison O-H (si j'approche N de H) pour ensuite fabriquer une liaison N-H ???????

[darrigan]

En fait il faudrait pouvoir se représenter les courbes dans un espace à 3 dimensions, où deux axes horizontaux seraient les distance OH et NH, et l'axe vertical serait l'énergie (en supposant que l'angle OHN est fixé, sinon ça ferait un axe supplémentaire). Cela donnerait une "surface de potentiel" (ou nappe), comme on dit dans le jargon. (Il faudrait que je te trouve une image comme ça, on y voit plus clair.)

Ainsi tes courbes rouge, verte et noire ne sont que des coupes particulières de la nappe, parallèlement à l'axe de distance OH, pour une certaine valeur de la distance NH. Mais ce qu'il te manque, c'est une coupe dans l'autre direction, quand NH sont proches et O éloigné. Ainsi tu pourrais comparer la stabilité relative des liaisons OH et de NH.

Au fait, O et N sont reliés à quoi d'autres ? Quelles sont les molécules en présence ? Ou alors c'est juste un problème purement théorique à 3 atomes ?

Ce qui ne répond toujours pas à ta question

Est ce que la force d'attraction qu'exerce N sur H peut suffire à casser la liaison O-H (si j'approche N de H) pour ensuite fabriquer une liaison N-H ?

Si tu forces N à s'approche très près de H, je dirais que oui, puisque si tu fais cela, tu montes énormément en énergie et si le seul degré de liberté est la distance OH, alors celle-ci va augmenter de manière à minimiser l'énergie totale. En voyant la nappe de potentiel, tu comprendrais de suite ce que je veux dire...

Regarde donc au niveau de la figure 2.5b de cette page : http://wwwens.uqac.ca/chimie/Cinetique_ ... adre_2.htm
C'est proche de ton problème, même si ça parle de cinétique...

[Cryptocatron11]

Ah ouai je vois. On a le même graphe dans notre cours. C'est comme une carte géographique avec les montagnes qui montrent les cols suivant r1 et r2. J'avais oublié ce beau graphe.

Mais donc si je m'en tiens à ça on trouve que plus on raccourci r1 et r2 et plus H acquiert de l'energie potentielle. Quand r1 et r2 tendent vers 0 alors Energie potentielle de H tend vers + infini. En clair l'energie potentielle qu'acquiert H est enorme quand on rapporche de très près O et N de H ce qui est logique.

Mais quand je laisse r1 inchangé et je rapproche N (donc je raccourcie r2) on vois que l'energie potentielle de H va un moment donné finir par dépasser l'energie de dissociation qui est le plateau égal à zéro. Et du coup H va être attiré par N a cause de l'attraction qu'exerce N sur H. Mais je pense pas que la liaison O-H vas forcément se briser. Je pense que H sera simplement stabilisé entre O et N en faisant des oscillations. du coup on aura un sorte de O-H-N. Non ?

[darrigan]

Oui c'est bien ça, et on trace souvent des lignes d'isoénergie, comme sur les cartes topographiques.

Quand tu dis que c'est H qui gagne de l'énergie potentielle, c'est faux : c'est tout le système qui gagne de l'énergie potentielle. Un point sur cette (hyper)surface de potentiel représente un état du système total.

D'autre part, il y a une faille dans ton raisonnement : tu ne peux pas dire que H est attiré par N alors que c'est toi qui impose à la distance r2 de diminuer ! Ce serait comme dire "Je suis avec une fille enfermé dans une pièce dont les murs se rapprochent, conclusion la fille est attirée par moi" ! La fille n'a rien demandé, ce n'est pas parce qu'elle se rapproche de toi qu'elle est attirée, c'est juste qu'elle n'a pas la possibilité de fuir !

Donc là aussi, il faut que tu regardes ce que devient ton point figuratif sur la surface de potentiel quand tu fait varier une distance. Ce qui va te dire qui est attiré par qui, c'est la dérivée de la surface de potentiel, c'est-à-dire le sens de la pente. Si une lâche une bille sur cette surface en un point, vers où va rouler la bille ? Si elle veut aller plutôt vers le creux de stabilité de OH avec alors H est attiré vers O plus que vers N (et inversement). Hormis le plateau de dissociation situé à grande distance r1 et r2, il y a un seul point où la dérivée est nulle : c'est exactement au sommet de la barrière de potentiel entre la vallée OH et la vallée NH. En ce point là, le système est dans un état de transition métastable un petit décalage dans un sens ou dans un autre fait évoluer le système vers l'une ou l'autre des vallées. En ce point-là seulement on peut dire que H est autant "attiré" par O que par N, mais ce point-là (appelé "col" comme en montagne), n'est qu'un point de passage très court, le système ne peux pas y rester.

[Cryptocatron11]

OK donc il faut étudier les dérivées partielles par rapport à r1 et r2 de ce potentiel qui est fonction de r1 et r2. De plus le vecteur qui a pour composantes ces dérivées partielles s'appellent le champs donc c'est pour ça que je comprends pas Maurice quand il dit que le champs n'intervient pas dans le problème !

Et du coup je pose ma bille sur la surface de potentielle et je regarde vers ou elle va.

Mais c'est quoi qui peut faire changer les distances r2 et r1 ?

H est stable dans les deux vallées mais il est pas stable quand je prend r1 et r2 très petit. Car si je comprend bien quand je vais lacher H, H va transformer son energie potentielle en energie cinétique donc va se déplacer et pas n'importe où ie soit vers O soit vers N et ça c'est les dérivées qui nous informent si H est attiré plutôt par O ou plutot par N.

Dernier point : On oublie de dire que N et O se repoussent aussi car ils font parti du système donc c'est pourquoi tu dis que l'energie potentielle dessiné sur cette courbe c'est celle du système et pas celle de H

En CLAIR on a deux cas possibles : soit O-H et N plus loin ou SOIT N-H et O plus loin. Deux états stables

Non ?

[darrigan]

Arrête de crier comme ça !! Ecrire en gros et en rouge sur un forum, c'est comme crier ! et ça énerve les gens plus qu'autre chose. Je te répondrai plus tard. Va dormir, la nuit porte conseils !

[Cryptocatron11]

J'ai rectifié mon message qui pouvait paraître agressif je le reconnais mais c'était pas le but . Je suis calme t'inquiètes, tu peux me répondre maintenant car avec la tonne de boulot que j'ai je suis pas près de dormir encore. D'autant que je suis très intéressé par la compréhension de ce phénomène

Merci

[darrigan]

Entre ton premier message et ton dernier, tu as déjà compris certaines choses j'espère, par exemple que tu confondais plusieurs choses, comme le fait que ce n'est pas H qui gagne ou perd de l'énergie, c'est le système dans sa totalité.

Autre chose maintenant : imagine donc le même problème mais avec seulement deux atomes d'hydrogène, chacun sous sa forme neutre (H• •H) et on regarde la courbe d'énergie potentielle de ce système total en fonction de la distance r entre les deux H. OK ? Il n'y a aucune charge électrique, les atomes sont neutres quelle que soit la distance entre les deux. Là c'est plus simple car il n'y a qu'une seule coordonnée interne de réaction : la distance r. La forme de cette courbe est quelque chose du genre :


Une partie attractive, quand les atomes sont éloignés, et une partie répulsive si les atomes sont trop proches : il existe une distance d'équilibre entre les 2 atomes. L'ensemble est toujours neutre électriquement.

Alors dans ce cas, considères-tu toujours qu'il existe un "champ" (sous-entendu électrique ?) quelque part qui est la dérivée du potentiel ?

OK donc il faut étudier les dérivées partielles par rapport à r1 et r2 de ce potentiel qui est fonction de r1 et r2. De plus le vecteur qui a pour composantes ces dérivées partielles s'appellent le champs donc c'est pour ça que je comprends pas Maurice quand il dit que le champs n'intervient pas dans le problème !

En fait, quand on parle de ces courbes ou de ces surfaces, on ne parle jamais de "champ" : ce n'est pas un champ électrique. Et Maurice t'as répondu cela car en effet il a dû penser que tu parlais de champ électrique. Si "champ" il y a, il n'est pas électrique (puisque les atomes sont neutres). Laisse tomber ce "champ" et parle plutôt d'énergie, et du fait que le système entier tend vers l'énergie la plus basse, en partant d'un point figuratif.
Dans l'exemple précédent, les H étaient neutres, et dans ton exemple avec N, O, et H, les atomes sont neutres aussi, même s'ils peut se créer des dipôles par transfert de charge quand une liaison se crée (par exemple dans OH : oxygène δ– et hydrogène δ+)

Et du coup je pose ma bille sur la surface de potentielle et je regarde vers ou elle va.

Oui c'est ça, et en première approximation, on peut dire qu'elle va suivre la trajectoire de pente maximale, jusqu'à atteindre un creux (minimum local de la surface d'énergie potentielle). (En réalité, le système vibre, donc oscille aux alentours de son chemin, il n'est jamais immobile).

Mais c'est quoi qui peut faire changer les distances r2 et r1 ?

C'est l'agitation thermique, c'est les chocs entre les molécules, qui peut faire bouger le point figuratif du système sur cette surface.

Ou alors, c'est une "expérience de pensée", qui te permet de te dire "imaginons que l'atome O arrive de loin et vient taper en plein dans le H, que devient mon système ?"

H est stable dans les deux vallées mais il est pas stable quand je prend r1 et r2 très petit. Car si je comprend bien quand je vais lacher H, H va transformer son energie potentielle en energie cinétique donc va se déplacer et pas n'importe où ie soit vers O soit vers N et ça c'est les dérivées qui nous informent si H est attiré plutôt par O ou plutot par N.

Hé non, voilà que tu continues à raisonner comme si c'était l'hydrogène qui se balladait dans la montagne ! Non c'est le point figuratif du système, lequel dépend de tous les atomes.
Tu devrais plutôt dire :
"Le système est stable dans les deux vallées mais il est pas stable quand je prend r1 et r2 très petit. Car si je comprend bien quand je vais lâcher le système [au point où r1 et r2 sont petits], le système va transformer son energie potentielle en energie cinétique donc les atomes vont se déplacer et pas n'importe où ie soit vers une configuration où O et H sont liée avec N loin, soit vers une configuration où N et H sont liés avec O loin et ça c'est les dérivées qui nous informent si le système est attiré plutôt par la configuration OH ou plutot par la configuration NH.

OK ?

Dernier point : On oublie de dire que N et O se repoussent aussi car ils font parti du système donc c'est pourquoi tu dis que l'energie potentielle dessiné sur cette courbe c'est celle du système et pas celle de H

En effet si O et N sont trop proches, ils se repoussent. Mais ceci serait visible en rajoutant un axe qui indique la distance O-N, et là ça devient difficile à se représenter car se serait une hypersurface de potentiel (en 3 dimensions, sans compter l'axe d'énergie), c'est pour cela que j'ai supposé que N H O étaient alignés (pour réduire le nombre de degré de liberté, donc de coordonnées internes du système). Mais si tu veux "libérer" tout le système, comme il y a 3 atomes (chacun ayant 3 coordonnées d'espace), il faudrait 3*3-6=3 axes de coordonnée interne (3 distances, ou alors 2 distances + l'angle NHO). (Note : pour N atomes non alignés, on aurait 3N-6 coordonnées internes ; tu comprendras cette formule plus tard )

Ça va mieux là ?

[Cryptocatron11]

Ton explication est très clair cependant j'ai encore quelques questions existentielles.

J'ai étudier ce graphique plus en profondeur.

Mais si je veux faire varier à la fois r1 et r2 ,
soit je peux faire déplacer H sans déplacer O et N et du coup r1 et r2 vont varier
soit je peux faire déplacer O et N et par la même occasion H si on veut et donc r1 et r2 vont varier simultanément

Bon OK jusque là.

Après une question m'est survenue : imagine toi que je fais bouger seulement O et je le rapproche de H . r1 va varier mais pas r2 ! et là, en rapprochant O de H , j'ai du mal à voir ce qu'il va se passer quand je vais lâcher. Est ce que O va être repousser violemment sans que H bouge ou alors est ce que les deux vont bouger? car si les deux bougent alors r2 va varier vu que H a été déplacé