L’état solide : les types et sortes de liaisons.

L’état solide est celui d’une matière dans laquelle les ions ou les molécules sont fortement unis les uns des autres. À l’échelle macroscopique, toute matière à l’état solide a sa propre forme et son propre volume. En l’absence de toute force extérieure, ce volume et cette forme restent constants et déterminés, tels les métaux. Certains solides peuvent avoir un ou plusieurs types de liaisons et également résulter de plusieurs sortes de liaisons.

Types de liaison

Grâce aux liaisons entre les atomes, les molécules ou les ions qui le composent, un objet solide reste ferme. Une liaison chimique se forme lorsque deux atomes interagissent. Ce type de liaison est ionique ou covalente.

Le solide, entièrement covalent, se caractérise par sa dureté. Par exemple, les atomes de carbone sont liés à ceux d’un diamant par des liaisons covalentes. Par conséquent, ils se déforment difficilement.

La liaison ionique existe entre les ions de charges opposées : grâce à la liaison entre les ions négatifs de chlorure et ceux positifs de sodium, la liaison ionique maintient la cohésion d’un grain de sel. Cette liaison se caractérise par sa résistance, l’alumine en est un exemple. Comme les ions du même signe se repoussent, un solide ionique se casse si une déformation ou un choc rapproche les ions ayant un signe égal.

À l’exception du Mercure, une matière devient solide à une température normale grâce aux liaisons métalliques. Elles se forment entre n’importe quel atome métallique et dans n’importe quelle position relative des atomes. Ainsi, les solides métalliques sont plus malléables. Qu’il soit des corps simples ou d’alliages, ce genre de liaison agit entre les atomes constituant les métaux. Comparées aux liaisons covalentes et ioniques, les liaisons métalliques sont plus faibles.

D’autres liaisons moins faibles rendent des matières solides à des températures moins élevées, notamment la glace. Il s’agit d’une liaison hydrogène. Elle implique des atomes d’hydrogène et se définit comme une liaison chimique intermoléculaire. La liaison de Van der Waals ne rend la matière solide qu’à une température très basse, par exemple le dioxygène. Une telle liaison est considérée comme encore plus faible.

Sortes de liaison

Certains solides sont obtenus grâce à différentes sortes de liaisons. La pyrite résulte des liaisons partiellement métalliques et partiellement covalentes entre le soufre et le fer.

Dans plusieurs verres et roches, comme dans les phosphates, les silicates ou les sulfates, il existe une partie de liaison covalente et une autre ionique. Ils résultent des liaisons ioniques entre des anions et des cations calcium, magnésium, potassium et sodium.

La structure du papier provient de l’existence de liaisons hydrogène entre les fibres et de liaisons covalentes dans les fibres de cellulose. À cause d’une liaison hydrogène, se formant plutôt avec l’eau qu’avec les fibres voisines, les fibres peuvent se séparer dans l’eau.

Le polyéthylène et le polytétrafluoroéthylène, qui sont des polymères, ont des liaisons de Van der Waals entre les chaînes. Par contre, ils ont des liaisons covalentes entre les atomes de carbone dans leurs chaînes. Lors du moulage à chaud, les chaînes glissent facilement entre elles dans le moule, le polyéthylène étant une matière thermoplastique.

Toutefois, le solide ne doit pas être considéré comme étant un état amorphe de la matière. Effectivement, les atomes sont soumis à une série d’oscillations autour de leur position d’équilibre. Ces vibrations augmentent à cause de la température et finissent par rompre les liaisons lors de la fusion, de la pyrolyse ou de la sublimation du solide.