[PDF] chapitre 4 de la structure à la polarité dune entité

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1 eSpécialité Physique Chimie

CHAPITRE 4

DE LA STRUCTURE À LA

POLARITÉ D"UNE ENTITÉ

EXERCICES

Wulfran Fortin

Liste des exercices

LISTE DES EXERCICES

1

Schéma de Le wis

Exercice 1

Exercice 2

Exercice 3

Exercice 4

Exercice 5

Exercice 6

Exercice 7

Exercice 8

Exercice 9

Exercice 10

Exercice 11

Exercice 12

Exercice 13

2

P olaritédes entités

Exercice 1

Exercice 2

Exercice 3

Exercice 4

Exercice 5

Exercice 6

Exercice 7

Exercice 8

1Schéma de Le wis

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 1

Énoncé

Établir le schéma de Lewis de molécules et d"ions mono ou poly atomiques à partir du tableau périodique 1.O2 2.H2 3.N2 4.H2O 5.CO2 6.NH3 7.CH4 8.HCl 9.H+

10.H3O+

11.Na+

12.NH+

4

13.Cl-

14.OH-

15.O2-

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

1.OO 2.HH 3.NN 4.OHH 5.OCO 6.NHH H 7.CHH H H 8.HCl

9.H⊕

10.O⊕HH

H

11.Na+

1 SCHÉMA DE LEWIS

12.N⊕HH

H H

13.Cl⊖

14.HO⊖

15.O-2

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 2

Énoncé

D"après Belin 2019.

Voici le schéma de Lewis proposé par un

élève pour l"aminonitrileNCCH

HNH H a.Donner sa formule brute. b.Déterminer le nombre total d"électrons de valence des atomes présents dans cette molécule. c.En déduire le nombre de doublets formés puis vérifier s"il correspond au schéma de

Lewis proposé. Sinon, indiquer les correc-

tions nécessaires.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.C2H4N2 b.Le carbone possède4électrons de va- lence, l"hydrogène un seul et l"azote5. Il y a en tout dans cette molécule2×4+4×1+

2×5=22électrons de valence.

c.Il doit y avoir11doublets électroniques, or il en manque trois sur le schéma proposé, il faut le corriger car il manque une liaison entre le carbone et l"azote, ainsi qu"un dou- blet non liant sur le deuxième azote.NCCH HNH H

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 3

Énoncé

D"après Belin 2019.

Le trichlorure d"azoteNCl3est un gaz qui

se forme dans les halls des piscines suite aux réactions entre le dichlore et des com- posés azotés. Donner les schémas de Le- wis du dichlore et du trichlorure d"azote.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

Le dichlore comporte14électrons de va-

lence (7par atome de chlore), il y a donc

7doublets à répartir.ClCl

Le trichlorure d"azote comporte26électrons

de valence (7par atome de chlore et5pour l"azote), il y a donc13doublets à répartir.ClNCl Cl

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 4

Énoncé

D"après Belin 2019.

L"ion nitronium a pour formuleNO+

2. a.Déterminer le nombre d"électrons de va- lence de cet ion. b.En déduire le nombre de doublets liants et non liants. c.Proposer un schéma de Lewis pour cet ion.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.Il y a5électrons de valence pour l"azote,

6pour l"oxygène. Il faudra retirer ensuite1

électron pour avoir une charge finale+1

pour le cation. Donc on a en toutNv=5+

2×6-1=16électrons de valence dans

ce cation. b.Il y aura doncNv2 =8doublets à répartir. c.O=N⊕=O

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 5

Énoncé

D"après Belin 2019.

Représenter les schémas de Lewis des gaz

nobles héliumHeet xénonXe.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

La couche de valence les gaz nobles est

pleine, saturée, donc4doublets autour du xénon et un autour de l"hélium.HeXe

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 6

Énoncé

D"après Belin 2019.

Le diméthyldichlorosilane est un gaz très

inflammable utilisé lors de la synthèse des silicones. La formule brute de ce gaz est SiCl

2C2H6.

L"atome de silicium est au centre, deux

groupesCH

3etCllui sont ratta-

chés. a.Établir la configuration électronique de tous les atomes de cette molécule sachant que l"ordre de remplissage des orbitales ato- miques est1s2s2p3s3p. b.Établir le schéma de Lewis de cette mo- lécule. c.Préciser si cette molécule comporte des liaisons polarisées. d.Déterminer si cette molécule est polaire.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.Configurations électroniques des atomes -H:1s1 -C:1s22s22p2 -Si:1s22s22p63s23p2 -Cl:1s22s22p63s23p5 b.Électrons de valence pour chaque atome -H:1électron -C:4électrons -Si:4électrons -Cl:7électrons

Il y a en toutNv=4+2×7+2×4+6×1=

32électrons de valence dans la molécule,

soit16doublets à répartir.SiCl ClCHH HCHH H c.Les liaisonsClSisont polarisées car la différence d"électronégativité est supérieure à0.4. d.La molécule est polaire, car les deux liai- sonsClSine sont pas alignées autour deSi(géométrie tétraédrique), et donc elles

1 SCHÉMA DE LEWIS

ne se compensent pas, il reste une polarisa- tion globale pour cette molécule.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 7

Énoncé

D"après Belin 2019.

La phosphine de formulePH3est un agent

de fumigation utilisé pour traiter les denrées alimentaires stockées. a.L"atome de phosphore se situe dans la même colonne que l"azote. Donner le schéma de Lewis de la phosphine. b.Justifier la géométrie pyramidale à base triangulaire de cette molécule.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.Le phosphore, comme l"azote, a5élec- trons de valence. L"hydrogène a un seul

électron de valence. Donc la molécule a en

tout5+3×1=8électrons de valence, il y aura alors4doublets à répartir.PHH H c.Parmi les4doublets autour du phosphore, un est non liant, il va repous- ser différemment ses voisins, et la géomé- trie n"est plus tétraédrique mais tend vers celle de la pyramide à base triangulaire.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 8

Énoncé

D"après Belin 2019.

À partir de la 3

eligne de la classification pé- riodique, certains atomes peuvent s"entou- rer de plus de8électrons du fait de la pré- sence d"autres orbitales atomiques. C"est le cas du phosphore de la molécule de trichlo- rure de phosphoryle qui a pour schéma de

LewisPClCl

ClO a.Justifier la géométrie tétraédrique de cette molécule. b.L"angleÙClPClest de103o. Justifier l"écart de valeur par rapport à l"angle de 109
odans la molécule de méthaneCH4.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.L"atome central est relié à4autres atomes ce qui forme une structure tétraédrique. b.L"angle est différent car une des liaisons est différente : c"est une double liaison avec un atome différent, l"angle ne peut donc être identique.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 9

Énoncé

D"après Belin 2019.

L"ion cyanate a pour formuleOCN-. Son

schéma de Lewis estO⊖CN a.Dénombrer le nombre d"électrons de va- lence dans cet ion. b.Vérifier que chaque atome est bien en- touré d"un nombre correct de doublets d"électrons. c.Justifier la géométrie linéaire de l"ion cya- nate.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.L"oxygène a6électrons de valence, le carbone en a4et l"azote5. Il y a un élec- tron supplémentaire dans cet anion. Donc il y a en tout16électrons de valence dans cet ion. b.Il doit y avoir en tout8doublets dans cet ion, de plus, les atomesCetNdoivent avoir

4doublets autour d"eux, et pour l"hydrogène

1doublet. On constate que toutes ces

conditions sont vérifiées dans le schéma de

Lewis proposé.

c.Le carbone n"engage que deux liaisons avec deux atomes différents. Ces liaisons vont se repousser, et l"optimum de répulsion est obtenu pour une géométrie linéaire.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 10

Énoncé

D"après Belin 2019.

L"ion amidure est un anion de formuleNH-

2. a.Donner le schéma de Lewis de cet ion. b.En déduire sa géométrie.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.L"azote a5électrons de valence, l"hydro- gène1et il y a1électron supplémentaire dans l"anion. On a doncNv=5+1+1+1=

8électrons de valence, et donc4doublets

dans cet anion.HN⊖H b.Il y a deux doublets liants et deux non liants autour deN, la structure de l"ion est coudée.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 11

Énoncé

D"après Hatier 2019.

L"oxygène existe sous la forme de l"ion

oxydeO2-. a.Donner le schéma de Lewis de cet ion. b.Combien de doublets non liants possède- t-il?

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.O2⊖b.Il possède4doublets non liants, puisque aucun n"est engagé dans une liaison cova- lente.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 12

Énoncé

D"après Hatier 2019.

Le diazoteN2est le composant gazeux ma-

joritaire de l"atmosphère terrestre. a.Donner le schéma de Lewis. b.La molécule possède-t-elle des doublets non liants?

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.NN b.Elle possède deux doublets non liants, placés chacun sur un atome d"azote.

1 SCHÉMA DE LEWIS

Exercice 13

Énoncé

D"après Hatier 2019.

La molécule de méthanal a pour formule

bruteCH2O. a.Donner le schéma de Lewis de la molé- cule. b.Combien de doublets entourent l"atome central? c.Quelle est la géométrie de la molécule? d.La molécule est-elle plane?

1 SCHÉMA DE LEWIS

Correction

a.Le carbone a4électrons de valence, l"hy- drogène1et l"oxygène2. Donc la molécule possèdeNv=4+2×1+6=12électrons de valences qui formeront6doublets.CH HO b.Il y a4doublets liants entourant le car- bone. c.C"est une géométrie triangulaire car il y a trois liaisons (dont une double) dans l"es- pace et l"optimum de répulsion est atteint dans la configuration triangulaire. d.Elle est plane, un triangle définit naturel- lement un plan.

2P olaritédes entités

2 POLARITÉ DES ENTITÉS

Exercice 1

Énoncé

D"après Belin 2019.

La molécule de sulfure d"hydrogène a pour

formule bruteH2S. a.Écrire son schéma de Lewis. b.Montrer que les liaisons sont polarisées. c.Représenter les charges partielles asso- ciées à ces liaisons. d.La molécule de sulfure d"hydrogène est- elle polaire?

2 POLARITÉ DES ENTITÉS

Correction

a.HSH b.χS-χH=2.6-2.2=0.4≥0.4la liaison est donc polaire. c.Hδ +S2δ-Hδ +d.Comme la molécule est coudée, les liai- sons polarisées ne se compensent pas, et donc la molécule est polaire.

2 POLARITÉ DES ENTITÉS

Exercice 2

Énoncé

D"après Belin 2019.

Le tri-fluorure de boreBF3est une molé-

cule triangulaire plane, alors que celle du tri-fluorure d"azoteNF3est pyramidale. Voir figure 1 .a) b)Figure 1-a)tri-fluorure de bore,b)tri-fluorure d"azote a.Rechercher les liaisons polarisées dans ces deux molécules et justifier la réponse. b.Placer les charges partielles sur les liai- sons polaires. c.Indiquer la molécule polaire et la molé- cule apolaire en expliquant votre réponse.

2 POLARITÉ DES ENTITÉS

d.Quel atome de ces deux molécules pos- sède une lacune électronique, justifier. e.Interpréter la géométrie de chaque molé- cule.

2 POLARITÉ DES ENTITÉS

Correction

a.

Liaison FB

F-χB=4.0-2.0=2.0≥0.4

polarisée

Liaison FN

F-χN=4.0-3.0=1.0≥0.4

polarisée b.L"élément le plus électronégatif est le

fluor, il attire à lui les électrons de la liaison.F-δB+δF-δN+δc.Voir figure2 . La molécule apolaire est la

a)car les liaisons polarisées se compensent, du fait de la symétrie triangu- laire des liaisons, ce qui n"est pas le cas de la moléculeb), les polarisations s"ajoutent partiellement à cause de la structure pyra- midale. d.On dessine le schéma de Lewis pour chaque molécule. On constate que pour le bore, il y a une lacune électronique.

2 POLARITÉ DES ENTITÉSa) b)Figure 2-a)tri-fluorure de bore apolaire,b)tri-

fluorure d"azote polaireBFF F NFFquotesdbs_dbs10.pdfusesText_16

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