Toutes les interactions intramoléculaires et intermoléculaires sont le résultat d’interactions électrostatiques entre particules chargées. Toutes les molécules sont composées des trois particules subatomiques: protons, neutrons et électrons. Les neutrons ne portent pas de charge, mais les protons et les électrons portent des charges de magnitude égale mais de signe opposé. L’ampleur de ces charges est fixe. Cette valeur est une charge élémentaire, e. Par convention, les protons sont définis comme ayant des charges positives et les électrons sont définis comme ayant des charges négatives. L’amplitude de ces charges a une valeur constante appelée charge élémentaire, e = 1,602176565 (35) × 10-19 C. ε0 est la constante de permittivité du vide, qui est égale à 8,854187817… 10-12 F/m (farads par mètre).

La surface d’énergie potentielle de l’interaction de deux particules chargées, calculée en utilisant la loi de Coulomb.

La force entre deux particules chargées due à ces interactions électrostatiques est,

La loi de Coulomb (force)

F(r)=−1 4 π ϵ 0 q A q B r A B 2 {\displaystyle F(r) ={\frac{-1}{4\pi\epsilon_{0}}} {\frac {q_{A} q_ {B}} {r_{AB}^{2 }}}}

Dans cette équation, r A B {\displaystyle r_{AB}} est la distance entre les particules A et B. La charge d’une particule est donnée par la variable q. Une charge est une quantité scalaire avec un signe et une grandeur.

Il est souvent plus pratique de discuter des forces intermoléculaires en termes d’énergie potentielle de l’interaction. L’énergie potentielle de l’interaction de deux particules chargées, marquées A et B, peut être déterminée en intégrant la force ressentie entre les particules si elles ont été déplacées d’une séparation infinie où l’interaction intermoléculaire est nulle, à la distance (r A B {\displaystyle r_{AB}} ) elles sont en fait séparées par,

V(r) = ∞ ∞ r−1 4 π ϵ 0 q A q B r A B 2 d r {\displaystyle{\mathcal{V}}(r) = \int_{\infty}^{r}{\frac{-1}{4\pi\epsilon_{0}}} {\frac{q_{A}q_{B}}{r_{AB}^{2}}} dr}= 1 4 π π 0 q A q B r Et B|∞ r A B {\displaystyle = {\frac{1}{ 4\pi\epsilon_{0} }}{\frac{q_{A} q_{B}} {r_{AB}}}{\bigg|}_{\infty}^{r_{AB}}}=−= 1 4 π π 0 q A q B r A B {\displaystyle = \gauche-\gauche= {\frac{1} {4\pi\epsilon_{0}}} {\frac {q_{A} q_{B}} {r_{AB}}}}
Loi de Coulomb (énergie potentielle)

V(r) = 1 4 π ϵ 0 q A q B r A B {\displaystyle{\mathcal{V}} (r) = {\frac{1}{4\pi\epsilon_{0}}} {\frac{q_{A} q_{B}} {r_{AB}}}}

Les molécules ioniques ont des interactions coulombiques charge-charge. Si les charges ont le même signe (par exemple, deux ions positifs), l’interaction est répulsive. Si les charges ont le signe opposé, l’interaction est attrayante.