DIPOLAIRES MOMENTS

La polarité des molécules

D'un point de vue formel, le problème général des interactions entre molécules chimiques comporte deux étapes : le calcul du champ électrique produit par une molécule en un point extérieur, puis l'action de ce champ électrique sur une autre molécule. Le traitement rigoureux de chaque question exige la connaissance précise, rarement atteinte, de la distribution des charges électriques dans chaque molécule. On peut, le plus souvent, se contenter d'une solution approchée en caractérisant la molécule par un vecteur, son moment de dipôle électrique.

Cette notion se précise si on considère le système des forces fappliquées à une molécule plongée dans le champ électrique E, et si on assimile cette molécule à un ensemble de charges ponctuelles q_j de positions définies par les vecteurs r_j. La résultante générale de ce système de forces, F = Σf_j = EΣq_j, est nulle dans le cas d'une molécule électriquement neutre, de sorte que l'action d'ensemble du champ se réduit à un couple caractérisé par le moment résultant :

ce qui introduit le moment électrique total μ = Σ q_jrj. L'action du champ E entraîne une déformation de la molécule que l'on traduit en posant r_j = rj + U_j, où rj se rapporte à la configuration de la molécule en l'absence de champ. Le moment électrique total comporte ainsi deux termes, dont le premier, μ₀ = Σq_jrj, définit le moment électrique permanent (ou moment dipolaire, ou dipôle permanent) de la molécule et le second, μ_i = Σ q_juj, représente le moment électrique induit, proportionnel au champ E.

Le moment permanent μ₀ peut être nul pour certaines molécules ; lorsqu'il n'en est pas ainsi, on dit qu'il s'agit de molécules polaires. La distinction entre molécules polaires et non polaires intervient pour l'ensemble des propriétés de la matière.

Les molécules polaires sont donc caractérisées par leur dipôle permanent μ₀, c'est-à-dire par un système de deux charges opposées + q et − q, dont la distance a est de l'ordre de grandeur des dimensions moléculaires. La charge q a une grandeur voisine de la charge élémentaire, de sorte que μ₀ = qa, expri [...]

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