Interactions dorigine lectromagntique Ion diple permanent Ion diple

Interactions d’origine électromagnétique δ+ δ- + + δ- δ+ Ion- dipôle permanent Ion- dipôle induit μ’ δ+ δ- μ’ μ’ μ’ dipôle permanent- dipôle induit- dipôle induit Interactions de van der Waals 13

Interactions de van der Waals 1 - Effet d’orientation (Keesom) entre dipôles permanents. δ - δ+ r 1 D = 3, 33564× 10 -30 C·m 14

Interactions de van der Waals 2 - Effet d’induction (Debye) entre dipole permanent et dipole induit δ+ δmolécule non polaire dipole permanent polarisabilité volumique δ+ δ- dipole permanent δ+ δdipole induit Moment dipolaire induit: polarisabilité 15

Polarisabilité volumique de quelques atomes et molécules α (10 -30 m 3) Molécule α (10 -30 m 3) 0. 20 0. 40 1. 66 2. 54 4. 15 4. 96 42. 0 H 2 N 2 CO 2 NH 3 CH 4 C 6 H 6 CCl 4 0. 80 1. 74 2. 91 2. 26 2. 61 10. 4 11. 7 Atome He Ne Ar Kr Xe I Cs Équation de Clausius-Mossotti: 16

Interactions de van der Waals 3 - L’effet de dispersion (London) Effet quantique Énergie de dispersion entre molécules non polaires (A et B) 17

Interactions de van der Waals dans le vide 18

Contributions relatives (van der Waals) Molécules Ne - Ne CH 4 - CH 4 HCl – HCl CH 3 Cl - CH 3 Cl H 2 O - H 2 O Ne – CH 4 Ne – H 2 O – CH 4 Keesom (dipôle-dipôle) % total vd. W Debye (dipôle-dipôle induit) % total vd. W London (dipôle induit) % total vd. W 0 0 9 24 69 0 0 0 5 8 7 0 8 13 100 86 68 24 100 92 87 19

Pour une molécule ou atome 1 interagissant avec une molécule ou atome 2 dans un milieu 3 Théorie de Mc. Lachlan (voir Intermolecular and Surface Forces, Israelachvili) valide pour r>>a (rayon de la molécule) : fréquence d’absorption électronique (la même pour 1, 2 et 3) 20

Exemple d’interactions vd. W phospholipide Membrane biologique Interactions vd. W entre lipides, entre lipides et protéines Partie hydrophobe 21

Potentiel de Lennard-Jones (vd. W + répulsion stérique) σ= 2 x rayon de vd. W Répulsion stérique (coeur dur) à V=0 Énergie σ Interaction totale, V de Lennard-Jones σ r ε van de Waals 22

Rayon de van der Waals Atome Rayon (Å) σ/2 H C N O P S F Cl Br I -CH 3 1. 2 1. 5 1. 4 1. 9 1. 85 1. 35 1. 8 1. 95 2. 2 2. 0 distance qui mesure la moitié de la distance internucléaire entre deux atomes non liés (pour une interaction nulle) 23