Liaisons hydrogène intramoléculaires et conformationnelles

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Liaison hydrogène : X-HY avec X et Y parmi N, O, F, Y portant un doublet non liant • Énergie de 10 à 40 kJ/mol, bien inférieure à celle d'une liaison covalente • Intramoléculaire : donneur et accepteur dans la même molécule, formant un cycle de 5 ou 6 atomes • Elle stabilise une conformation et diminue les liaisons entre molécules (températures de changement d'état plus basses)

Le cours

Liaisons hydrogène intramoléculaires Liaison hydrogène. Un atome d'hydrogène lié à un atome très électronégatif (N, O ou F) porte une charge partielle ^+ marquée. Il peut interagir avec un doublet non liant d'un autre atome très électronégatif (N, O ou F). Cette interaction, représentée en pointillés, est une liaison hydrogène : O-H|O. Son énergie, de l'ordre de 10 à 40\ kJ/mol, est bien plus faible que celle d'une liaison covalente (463\ kJ/mol pour O–H) : elle se rompt et se reforme facilement. Les trois atomes X-HY sont presque alignés. Intermoléculaire ou intramoléculaire. Elle est intermoléculaire si le donneur (X–H) et l'accepteur (Y) appartiennent à deux molécules différentes, comme entre deux molécules d'eau. Elle est intramoléculaire si les deux groupes appartiennent à la même molécule et sont assez proches : elle ferme alors un cycle, le plus souvent de 5 ou 6 atomes en comptant l'hydrogène. Stabilisation d'une forme (conformation). Une molécule peut prendre plusieurs formes par rotation autour de ses liaisons simples. Une liaison hydrogène intramoléculaire stabilise l'une de ces formes : c'est elle qui maintient l'enroulement en hélice des chaînes de protéines. Effet sur les propriétés physiques. Un groupe engagé dans une liaison intramoléculaire n'est plus disponible pour lier les molécules entre elles. Un isomère qui forme des liaisons hydrogène intramoléculaires a donc, en général, des températures de fusion et d'ébullition plus basses que l'isomère qui forme des liaisons intermoléculaires. Astuce et méthode clé Pour savoir si une liaison hydrogène intramoléculaire est possible, compte les atomes du cycle qu'elle fermerait, hydrogène compris : 5 ou 6 atomes, c'est favorable ; au-delà, les groupes sont en général trop éloignés. Piège classique à éviter Une liaison hydrogène intramoléculaire n'est pas sans effet sur les températures de changement d'état : en « occupant » les groupes O–H, elle les abaisse. Le 2-nitrophénol fond à 45\ ^C, son isomère 4-nitrophénol à 114\ ^C.

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