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Une seule formule laisserait croire qu'une des deux liaisons est plus courte que l' autre, alors que l'expérience montre que les deux longueurs sont parfaitementÂ
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La structure de Lewis consiste à définir l'allocation des électrons sur ou entre Dans cette représentation, les électrons célibataires sont notés par des points Dans les molécules ou ions binaires simples, l'atome central est celui présent en
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Établir le schéma de Lewis de molécules et d'ions mono ou poly atomiques à partir du tableau périodique 1 O2 Représenter les schémas de Lewis des gaz
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1) Pour les molécules ou ions suivants : a) Proposer une structure de Lewis Ce schéma ne présente pas de défauts, il s'agit donc du schéma de Lewis correct de 2) Atribuer son type moléculaire à chacune des représentations spatialesÂ
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Expliquer*la*géométrie*commune*à *ces*deux*ions*et*leurs*évolutions* angulaires * * Cherchons*le*schéma*de*Lewis*de*la*molécule*SF4*:**
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PCSI Devoir Surveillé 4 Jeudi31janvier2019Atomes&moléculesCORRIGEL'usagedescalculatricesestautorisé.Laduréedudevoirest2h00AVERTISSEMENTLaprésentation,lalisibilité,l'orthographe,laqualitédelarédaction,laclartédesraisonnementsentrerontencomptedansl'appréciationdescopies.
Ilestrappeléauxcandidat(e)squelesexplicationsqualitativesdesphénomènesinterviennentdanslanotationaumêmetitrequelescalculs;Les exercices qui vous sont proposés cet après-midi sont consacrés aux interactions de faibles énergie, au chlore Clet à deux " petites » molécules : NOet CO. EXERCICE1:INTERACTIONSDEFAIBLESÉNERGIESOndonnelesnumérosatomiquessuivant:H:1P:15S:16OnétudielesdeuxmoléculesPH3etH2S.I.1-Températuresd'ébullition1. Représenterlesdeuxmoléculesdansl'espaceenutilisantlaméthodeV.S.E.P.R.Ppossède5électronsdevalenceetSenpossède6.LesdeuxschémasdeLewissontdonc:PH3estdoncdetypeAX3E1autourdePetH2SdetypeAX2E2autourdeS.Complétonscepetittableau:PH3H2S4doubletsà répartir4doubletsà répartirAX3E1AX2E2Géométriepyramidaleà basetriangulaireavecunangledeliaisonα<109°28'Géométriecoudéeavecunangledeliaisonα<109°28'2. Représenterlemomentdipolairetotaldechacuned'entreelles.
Lesmomentsdipolairesvalent0,55DpourPH3et0,97DpourH2S.3. Justifierl'évolutiondestempératuresd'ébullitionobservée:ComposéPH3H2STéb/K185212Lesdeuxmoléculessontpolaires,doncnousavonsdesinteractionsdipôlepermanent-dipôlepermanent,regroupéessousl'appellation"interactionsdeKeesom».DanscecasilyaussidesinteractionsdeDebyeetdeLondon,cesdernièresétantgénérales,présentesmêmelorsquedesmoléculessontapolaires.CommelamoléculedeH2Sestpluspolaire,lesinteractionsvontêtreplusfortesdanssoncas.Silesinter actionssontplus fortes,ilfautalors plusd'énergie pour lesvaincre,etobserverlechangementd'état.Ainsi:latempératured'ébullitiondeH2SestpluélevéequecelledePH3:Téb(H2S)>Téb(PH3)EXERCICE2:LAMOLECULECOLe monoxyde de carbone, de for mule br ute CO, est à l' état gaze ux dans les conditions normales de température et de pression. Il s'agit d'un gaz incolore, inodore et très toxique pour les mammifères. Che z l'être humain, il est la cause d'intoxi cations domest iques fréquentes, parfois mortelles. Son émanation provient d'une combustion incomplète de composés carbonés, accentuée par une mauvaise alimentation en air frais ou une mauvaise évacuation des produits de c ombustion. Il apparaî t comme un gaz impli qué de faç on majeure dans les effets néfast es de la pollution atmosphérique. Cependant, à l'échelle industrielle, plusieurs centaines de mil lions de tonnes de monoxyde de c arbone sont produites chaque année dans le monde, destinées à être utilisées comme réactif de synthèses variées telles que celle du phosgène ou celle d'aldéhydes par réaction d'hydroformylation.
PartieI-ToxicitédumonoxydedecarboneI.1-Fixationdumonoxydedecarboneparl'hémoglobine4. Donnerlaconfigurat ionélect roniquedesatomesdecarboneetd'oxygène etyrepérerlesélectronsdevalence.C:1s22s22p2/2s22p2:4électronsdevalenceO:1s22s22p4/2s22p4:6électronsdevalence5. Proposerdeuxformulesmésomèrespourlemonoxydedecarbone(attention,ilestrappeléqu'unschémadeLewisn'estcorrectquesileschargesformellesyapparaissentlorsquecertainsatomesenportent).LalongueurdelaliaisonCOdanslemonoxydedecarbonevaut113pm.Commentercettevaleur,etindiquerquelleestlaformequicontribueleplusà ladescriptiondelamoléculeCO.Ilya10électronsdevalence,quenousdistribuersouslaformede5doublets:Silalon gueurde laliaisonestvoisinede 113pm,c elaveut direquelaformemésomèrequidécritlem ieuxlamoléculedemon oxydedecarbon eestlapremière,car113pm,c'esttrèsprochede112pm,donnédansl'énoncé.Cequiestremarquable,c'estquedanscettef ormémésomère,ladi stributiond eschargesformellesn'estpasenaccordaveclesdifférencesd'électronégativité.6. Ladistri butiondeschargesformellesest-elleenaccordavecl esdifférences d'électronégativité?Non,ellenel'estpascarOestplusélectronégatifqueC.Cetterépartitionestassezsingulière,etdoitdoncêtrerelevée.OnmesurelanormedumomentdipolairedelamoléculeCO:µ=0,146D.7. Représenterlemomentdipolaire delamolé culeCOaveclesconv entionshabituelles.Calculerlachargeqou-qportéeparchaqueatome,enlanotantsouslaformed'unefractionα delachargeélémentairee:q=α.e.
µ=0,146Dsoitµ=0,146x(1/3).10-29=4,87.10-31C.mCommed=113pm=113.10-12m,onendéduitq=4,31.10-21C.Soitα=q/e=0,027Noussommesbienloindeladistributiondeschargesformelles,nousvoyonsqueOexerceuneffettrèsattracteurd'électron:ilportecertestoujoursunecharged=,maistrèspetite.8. Calculerlepourcentaged'ionicitédelaliaisonCO.NotonsIcepourcentaged'ionicité:í µ= í µí µÃ©í µí µí µí µí µí µí µí µí µí µ= í µ,í µí µ.í µí µ!í µí µí µ,í µ.í µí µ!í µí µÃ—í µí µí µ.í µí µ!í µí µÃ—í µí µí µí µ= í µ,í µLepourcentageioniqueestvraimenttrèstrèsfaible!Document1-Fixationdudioxygèneetdumonoxydedecarboneparl'hémoglobineL'hémoglobineestforméedequatresousunitéspolypeptidiquesassociéeschacuneà uncofacteurlié:l'hè me.L'hèmeestconstit uéd'unatomedef er(II)compl exéparuneporphyrine.L'atomedefer(II)e stfixéa ucentrede laporphyrine grâceà l'i nteractionavec lesatomesd'azote.C'està cetionquesefixeledioxygènelorsdel'oxygénationdusang.Lorsdesintoxicationsaumonoxydedecarbone,cederniersefixeà l'atomedefer(II),empêchantlafixationdudi oxygène. Lescomplexesobtenuslors delafix ationdudioxygèneetdumonoxydedecarbonesontreprésentésdefaçonsimplifiéeci-dessous:NN
NN OH O OH O Fe IIcomplexehémoglobine-O2complexehémoglobine-COPoursimplifierl'étude,onneconsidèrequel'interactionentrel'atomedefer(II)etlemonoxydedecarboneCO.9. Danschacundescomplexesreprésentésdansledocument1,justifierparlathéorieV.S.E.P.R.lesgéométriesobservéesauniveaudel'atomeduligand(O2ouCO)quiestdirectementliéauferetestimerl'anglevalencielcorrespondant.Auniveaudel'atomedeOdeO2:Lagéométrieestdonccoudéedanscecas,avecunanglevoisinde120°AuniveaudeCdeCO:Lagéométrieestdonclinéairedanscecas,avecunanglede180°10. Laquelledesinteractionsfer(II)-COoufer(II)-O2est-elleapriorilaplusforte?Silemonoxydedecarboneempêchelafixationdudioxygène,c'estqu'ilestfortementliéaufer:lesinteractionsfer(II)-COsontdoncplusfortesquelesinteractionsfer(II)-O2.11. L'ioncyanureCN-sefixes url'hémoglobin edefaçons imilaireaumonoxydedecarbonerendantainsil'ionCN-toxique.Justifier.Ilsefi xefacile mentparceque l'ioncyanureetlemonoxyded ecarbonesontNN
NN OH O OH O Fe II O O NN NN OH O OH O Fe II C Oisoélectroniques:Numéros atomiques Élément C N O Z 6 7 8 Longueurs de liaison covalente en pm Liaison C-O C=O C≡O Longueur d (pm) 143 122 112 Charge élémentaire : e = 1,6.10-19 C Unités des moments dipolaires : 1 D = (1/3).10-29 C.m EXERCICE3:AUTOURDEL'ELEMENTCHLORELe dichlore Cl2 a été synthétisé pour la première fois par le chimiste suédois C.W. Scheele en 1774. Ce dernier le prit pour un corps composé et l'appela " air acide mari n déphlogistiqué ». En 1810, le chimiste anglais Sir H. Davy identifia ce gaz comme un corps simple et l'appela "chlore» en raison de sa couleur vert-jaune (du grec chloros vert). Le gaz dichlore est fortement toxique et très irritant pour les poumons. Numéros atomiques Élément C N O P S Cl I Z 6 7 8 15 16 17 53 1. L'élément et l'atome 1.1Quelquesdéfinitions12. Quellegrandeurcaractériseunélémentchimique?Quereprésente-t-elle?Oùestsituél'élémentchloredanslaclassificationpériodique?C'estlenuméroatomiqueZquicaractériseunélémentchimique.
Zestlenombredeprotonsquecontientlenoyaudel'atome.Lechloreestdansl'avantdernièrecolonne,celledeshalogènes.13. Àquellefamilleappartient-il?Lechloreestledeuxièmeélémentdelafamilledeshalogènes.14. Citerdeuxautresélémentsdecettefamille.Nouspouvonsciterlefluor,lechlore,l'iode,lebrome,l'astate,etletennesse.1.2L'atome15. Établirlaconfigurationélectroniquedel'atomedechloredanssonétatfondamental.Configurationélectroniquefondamentale:1s22s22p63s23p516. Quelssontlesélectronsdevalencedel'atomedechlore?Lechlorepossède7électronsdevalence:3s23p52. Étude de quelques composés contenant l'atome de chlore 2.1.LamoléculededichloreCl217. ReprésenterleschémadeLewisdelamoléculededichlore.18. Laphotoci -dessousmontreuneampoule scelléecontenan tdudichlo reliquide(ampouleenhaut).18.1. Lamoléculededichloreest-ellepolaireouapolaire?
Lamoléculededichloreestapolaire.18.2. Indiquerleplusprécisémentpossiblel'interactionresponsabledelacohésiondesmoléculesdedichloreà l'étatliquide,etindiquerl'ordredegrandeurdecetteinteraction,enkJ.mol-1.Lamolécul eestapolaire,lesseu lesinteract ionsresponsablesdelacohé siondesmoléculesà l'étatliquidesontlesinteractionsdeLondon,interactionsdeVanderWaalsquisontduesà desinteractionsdipôlesinstantanés/dipôle sinstantanés.L'ordredegrandeurdel'énergiedecesinteractionsestquelqueskJ.mol-1.2.2.Étudedequelquescomposéschlorés19. ÉtablirlareprésentationdeLewisdesespècespolyatomiquessuivantesdontl'atomecentralestreprésenté engrasetd ontlaformuleestécritedefaç onà trad uirel'enchaînement:19.1. lechloruredethionyleOSCl2(a);OetClsontliésà l'atomecentralS19.2. lechloruredesulfuryleO2SCl2(b);OetClsontliésà l'atomecentralS19.3. letrichlorured'iodeICl3(c).LesatomesClsontliésà l'atomecentralIOSCl2O2SCl2ICl36+6+2*7=26é.valence26/2=13doublets2*6+6+2*7=32é.valence32/2=16doublets7+3*7=28é.valence28/2=14doublets20. Déterminer,à l'aidedelaméthodeVSEPR,lagéométriedesédifices(a)et(b)auniveaudel'atomedesoufrecentral.
OSCl2O2SCl2AX3E1AX4E0Pyramidaleà basetriangulaireTétraédrique21. Déterminerlafigurederépuls ioncorre spondà celledel'édifice(c).Indiquezlagéométriedelamoléculesachantquelesdoubletslibressontenpositionéquatoriale.Lafigurederépulsionestunebipyramideà basetriangulaire:Silesdeuxdoubletslibressontenpositionéquatoriale,alorslamoléculeauneformedeT:soitaussi: 22. Dansl'édifice(c),peut-onremplacerl'atomed'iodeparunatomedefluor?Justifierlaréponse.
Non,carlefluorn'estpashypervalent:ilnepossèdepasd'OA"d»susceptiblesd'accueillirdesélectrons.23. Écrirelesformulesmésomèreslespluscontributivesdel'ionchloriteClO2-etdel'ionchlorateClO3-.Danslesformulesdecesions,l'atomecentralestreprésentéengras.Ionchlorite:Ionchlorate:24. Pourquoilesdistanceschlore-oxygènesont-ellesidentiquesdansl'ionchlorite?Cettedistanceseranotéed1.Ellessontidentiquescarl'écrituredesformesmésomèresmontrequelesélectronssontdélocalisés(4électrons),etquelesliaisonsClOontuncaractèreidentiquedeliaisonentreliaisondoubleetliaisonsimple.25. Pourquoilesdistanceschlore-oxygènesont-ellesidentiquesdansl'ionchlorate?Cettedistanceseranotéed2.Demême,ellessontidentiquescarl'écrituredesformesmésomèresmontrequelesélectronssontdélocalisés (6électrons),et quelesliaisonsClOont uncara ctèreidentiquedeliaisonentreliaisondoubleetliaisonsimple.26. Comparerleslongueursdesliaisonschlore-oxygèned1etd2.Justifier.
Dansl'ionchlorite,lesdeuxformesmésomèresmontrentquedans1forme,laliaisonClOestdoubleetdans1autreforme,laliaisonestsimple.Caractèredesimpleliaison:50%-caractèrededoubleliaison:50%Dansl'ionchlorate,lestroisformesmésomèresmontrentquedans2formes,laliaisonClOestdoubleetdans1autreforme,laliaisonestsimple.Caractèredesimpleliaison:1/3-caractèrededoubleliaison:2/3Conclusion:lecaractèrededoubleliaisonestplusimportantdansl'ionchloratequ'ilnel'estdansl'ionchlorite.Conclusion:LaliaisonClOestpluscourtedansl'ionl'ionchlorate:d2 Ces deux édifices sont de type AX5E0 et AX4E1, donc dérivent tous les deux de la même figure de géométrie, celle de type AX5E0, et c'est une bipyramide à base triangulaire.28. DessinerlamoléculePCl5etindiquerlavaleurendegrésdesanglesClPClsurledessin.29. LamoléculePCl5est-ellepolaire?Justifierclairementvotreréponse.TouteslesliaisonsPClsontpolariséesmaislasommedes3momentsdipolairesdansleplanéquatorialdonnelevecteurnuletlasommedes2momentsdipolairesaxiauxaussi,donclasommeestnulle.Conclusion:lamoléculePCl5estapolaire.30. Enfonctiondelapositiondudoubletnonliantdanslabipyramide,montrerquel'onpeutà priorienvisagerdeuxstéréo-isomèresdel'ionPCl4-.Lesdessiner. legazlacrymogèneCS2-chlorobenzylidènemalonitrile32. Développerlegroupe mentCN(enfaisantdoncapparaître tou slesdoubletsd'électrons;pourrappel:lesnumérosatomiquesdeCetNsont6et7),etindiquerlagéométrieautourdel'atomedecarbonedecegroupeCNdanslamolécule.EXERCICE4:LAMOLECULENONommée"moleculeofthe year1992»par lacélèbre revueScience,lemonox yded'azote(NO),initialementréputépoursaprésencenéfastedanslafuméedecigaretteetlesgazd'échappement,estaussiunmessagercellulairedepremièreimportancechezlesmammifères.Soni mplicationdansdenombreuxpro cessusbiologiques,telsquelessystèmescardiovasculaire,nerveuxcentraletpériphériqueouencoreimmunitaireaétédémontréedepuislesannées1980. Lemonoxyded'azot epeutag ircommeneurotransmetteur,vasodilatateur,ouagentcytostatiqueetcytotoxique.Ladécouvertedesespropriétésbiologiquesnombreusesetinattenduesjustifieletitrede"Moléculedel'année»en1992!Ceproblè mes'intéresseà lastruct uredumonoxy ded'azote,à sesdériv ésd'oxydo-réductionetà saréactivitéinvitro(PartieA)puisà saformationinvivogrâceauxenzymesNO-synthasesetà différentscofacteurs(PartieB)etenfinà sonactionentantqu'agentvasodilatateuroutoxique(PartieC).Nombred'oxydationd'unélémentauseind'uneentitépolyatomique:Lenombre(oudegré)d'oxydationd'unélémentauseind'unédificepolyatomiqueestdéfinicommeétantlachargeformellequeportecetélémentlorsqu'onattribuelesdeuxélectronsdechaqueliaisoncovalenteà l'atomeleplusélectronégatifimpliquédanslaliaison.Cenombresenoteenchiffreromain.Parexemple,danslecasdelamoléculed'eauH2O,l'électronégativitédeOétantsupérieureà celledeH,leschargesformellesdeHetdeOsontH+etO2-.Lesnombresd'oxydationsontdonc(+I)pourHet(-II)pourO.Parext ension,lenomb red'oxyd ationd'unélémentausein d'union monoatomiquecorrespondà lachargedecetatome. Ion nitrate : Ion nitrite : 37. DonnerlagéométriedeNO3-etcelledeNO2-,enlesjustifiantdanslecadredelathéorieVSEPR.L'angleONOestde120°dansNO3-et115°dansNO2-.Commentercesvaleurs.NO2-:detyp eAX2E1doncanglede liaisonde120° maiscomme lesrépulsionsimpliquantledoubletlibresontplusfortes,lamoléculeatendanceà serefermer:l'angleestinférieurà 120°,d'oùlavaleur115.NO3-:detypeAX3E0doncangledeliaisonde120°etcommetouteslesrépulsionsimpliquantlesdoubletsdesliaisonssontsemblables,lamoléculepossèdedesanglesdeliaisonquivalentvraiment120°.38. LaliaisonNOestpluslonguedansNO3-quedansNO2-.Expliquer.Elleestpluslongueparcequ'elleauncaractèredesimpleliaisonplusimportant(2formesmésomèressurles3fontapparaîtreuneliaisonsimple,alorsqueladernièreformefaitapparaîtreuneliaisondouble).Dansl'ionnitrite,c'estuncaractèredeliaisonsimpleetdeliaisondoublequiapparaîtdelamêmefaçon.DonclaliaisonNOestpluscourtedansl'ionnitrite,oupluslonguedoncl'ionnitrate. On en déduit donc que : a = 2 Et de même : [O2]0/mol-1v0/mol-1.L.s-1Ln([O2]0)Ln(v0)2.00E-051.22E-07-10.82-15.921.00E-056.10E-08-11.51-16.612.00E-061.22E-08-13.12-18.221.00E-066.10E-09-13.82-18.912.00E-071.22E-09-15.42-20.52 On en déduit donc que : b = 1 La loi de vitesse est donc : v0 = k.[NO]02[O2]01 41. Déterminerunevaleurapprochéedeketprécisersonunité.Estimonskà partirdequelquesrésultatsexpérimentaux:[O2]0/mol-1[NO]0/mol-1v0/mol-1.L.s-1k2.00E-053.50E-051.22E-074979591.841.00E-053.50E-056.10E-084979591.842.00E-063.50E-051.22E-084979591.841.00E-063.50E-056.10E-094979591.842.00E-073.50E-051.22E-094979591.84[O2]0/mol-1[NO]0/mol-1v0/mol-1.L.s-1k3.00E-053.00E-051.35E-075000000.003.00E-051.00E-051.50E-085000000.003.00E-053.00E-061.35E-095000000.003.00E-051.00E-061.50E-105000000.003.00E-053.00E-071.35E-115000000.00Cequido nnedoncune mêmevaleurdek bienentend u:k=5.106mol-2.L2.s-1(attentionà l'unité»carlaréactionestd'ordreglobal3).4 - Thermodynamique de l'intoxication au NO Unphénomèned'into xicationaumonoxyded'azotees tobservéparéchangedu dioxygèneO2del'hémoglobineHbparlemonoxyded'azoteNOselonlaréaction(1)(figure1).L'apportendioxygèneestrestreintetpeutalorsentraînerdegravestroublesphysiologiques.(1) Hb-O2(aq)+NO(aq)=Hb-NO(aq)+O2(aq)K°1Leseuil d'intoxicationau monoxyded'azoteestatteint,à 300K,lors quelerapport !"!!"!"!!!=7×10-2.Ondonneà 300K:K°1=3,4.10442. Calculerlavaleurdurapportminimum[O2]/[NO]permettantladésintoxicationaumonoxyded'azote.Conclure.Ilny'apasd'intoxicationsilerapportesttelque:í µí µ-í µí µí µí µ-í µ!<7.10!! Or: í µÂ°!=í µí µ-í µí µí µ!í µí µ-í µ!í µí µ=3,4.10!Alors:í µí µ-í µí µí µí µ-í µ!=í µÂ°!.í µí µí µ!Doncnoussouhaitonsqueí µÂ°!.í µí µí µ!<7.10!!Soit:í µ!í µí µ>í µÂ°!7.10!!í µí µí µí µ>í µ,í µ.í µí µí µIlfaut doncsoumettrel apersonneint oxiquéeà unetrèsfortec oncentrat iondedioxygène,afinque, pardéplace mentd'équilibre,ledioxygènepr ennelaplacedumonoxydedecarbone.43. L'UNESCOadéclaré"2019,annéeinternationale»...maisquecélèbre-t-ondonccetteannée?C'estl'annéeinternationaledutableaupériodiquedesélémentschimiques!31. Lestéréo-isomèreleplusstableparmilesdeuxprécédentsestceluioùledoubletnonliantestsituéenpositionéquatoriale:quelestcestéréo-isomère?Proposeruneinterprétationpourlaplusgrandestabilitédecetisomère.Onpeutpenserquecettedispositionestplusstableparcequeledoubletlibrenesubitque2interactionsrépulsivesà 90°,tandisqu'enpositionaxiale,ilensubit3.Toutcecisupposedoncquelesinteractionsà 120°sontnégligées,parcequel'angleentrelesdoubletsestimportant.4 - Étude d'un gaz lacrymogène chloré Le2-chlorobenzylidènemalonitrileougazCSestlegazl acrymogèn edeformuledeformuleClC6H4CH=C(CN)2.Ung azlacry mogèneestun composéchimique(souventproduitparuneréactiondecombustion),quichezl'Homme,produitimmédiatementunlarmoiement,uneirritationdelapeauetd esmuqueu sesengénér al.Les gazlacrymogènescorrespondentà unegrandevariétédedifférentscomposésmoléculaires.
1 - Étude de NO in vitro Structureetréactivitédumonoxyded'azoteetdesesdérivésSelonl'environnement,NOpeutsetrouversousdesformesplusoumoinsréduitesouoxydées,etsousformededimèresoudemonomères.LesstructuresdeLewisdecesespècespeuventcomporte rdesélectronsnon-appariés(aussiappelés électronscélibataires),quiserontreprésentésparunpoint.33. Lemonoxyded'azoteNOréagitavecledioxygènedissoutpourformerledioxyded'azoteNO2.Ecrirel'équationdelaréaction.NO(g)+½O2(g)=NO2(g)Ou2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)34. ProposerunestructuredeLewisdeNOetunedeNO2faisantchacuneapparaîtreunélectronnon-appariésurl'atomed'azote.StructuredeNO(5+6=11 électrons deva lencedonc5doublets+ 1élect roncélibataire):StructuredeNO2(5+2*6=17 électrons deva lencedonc8doublets+ 1élect roncélibataire):35. Donnerlenombred'oxydationdel'atomed'azotedanslesmoléculesdeNOetdeNO2.CommeχP(O)>χP(N),onattribuelesélectronsdesliaisonsNOà O:Oestaudegréd'oxydation-IIdansNOetdansNO2.DansNO,Nestaunombred»oxydation+II,etdansNO2,Ncèdedonc3électronsetilluienmanqu aitdéjà 1(1chargeformelleposit ive),doncNestaunombred'oxydation+IV.Ledioxyde d'azoteNO2existeaussiensolutionaqueuseso usformededimère:letétraoxydedediazoteN2O4.Cedernierpeutsedismuterenionsnitrate(NO3-)etnitrite(NO2-),ouréagiravecNOpourformerdutrioxydedediazote(N2O3).36. ProposerunestructuredeLewispourchacundesionsNO3-etNO2-.
2 - Formation de N2O3 Lorsdelacombinaisond'unemoléculedeNOavecunemoléculedeNO2,ilexistequatrepossibilités.CesquatreassemblagespossiblessontindiquéssurlaFigure1.Laliaisonforméeestreprésentéeengras.Figure1-Différentsassemblagespossibleslorsdelaformationd'uneliaisonentreNOetNO2.39. ProposerunschémadeLewispourchacundesquatreisomèresA,B,CetDissusdesassemblagesprésentéssurlaFigure1. Npossède5électronsdevalenceetOenpossède6:2x5+3x6=28électronsdevalenceautotalet28/2=14doubletsà répartirentrelesatomes.ABCD 3 - Cinétique de réaction de NO avec le dioxygène in vitro NOestoxydéenionnitriteNO2-parledioxygènedissout,ensolutionaqueuseaérobie(c'est-à -direexposéeà l'air)tamponnéeà pH=7,4.Laréactionestsupposéetotale.2NO(aq)+1/2O2(aq)+H2O(l)=2NO2-(aq)+2H+(aq)Ons'intéressedansunpremiertempsà lavitesseinitialedecetteréaction,notéev0,définieendébutderéaction.Lesconcentrationsdesréactifssontalorségalesà leursvaleursinitiales.Onsupposeraquela réactionadmetdanscesconditions unordre,appeléordreinitial.Lestableauxci-dessousdonnentlavitesseinitialev0delaréactiond'oxydationdeNOdansdifférentesconditionsexpérimentales:
1èreséried'expériences:[O2]0=3,0x10-5mol.L-1[NO]0(mol.L-1)3,0x10-51,0x10-53,0x10-61,0x10-63,0x10-7v0(mol.L-1.s-1)1,35x10-71,50x10-81,35x10-91,50x10-101,35x10-112èmeséried'expériences:[NO]0=3,5x10-5mol.L-1[O2]0(mol.L-1)2,0x10-51,0x10-52,0x10-61,0x10-62,0x10-7v0(mol.L-1.s-1)1,22x10-76,10x10-81,22x10-86,10x10-91,22x10-940. Envousaidantdecesdeuxsériesd'expériences,donner,enlajustifiant,l'expressiondev0enfonctionde[NO]0,[O2]0etd'uneconstantedevitessek.Utilisons la méthode différenti elle en t raçant Ln(v0) = f (ln([NO]0) dans la premi ère expérience : en effet, il est bien dit que la réaction admet un ordre initial donc la vitesse est de la forme : v0 = k. [NO]0a[O2]0b Ln(v0) = Ln[k. [NO]0a[O2]0b] Ln(v0) = Ln(k) + Ln([NO]0a) + Ln([O2]0b) Ln(v0) = Ln(k) + a.Ln([NO]0) + b.Ln([O2]0) Première expérience : Ln(v0) = Cste + a.Ln([NO]0) Seconde expérience : Ln(v0) = Cste' + b.Ln([O2]0) Traçons donc les deux courbes : [NO]0/mol-1v0/mol-1.L.s-1Ln([NO]0)Ln(v0)3.00E-051.35E-07-10.41-15.821.00E-051.50E-08-11.51-18.023.00E-061.35E-09-12.72-20.421.00E-061.50E-10-13.82-22.623.00E-071.35E-11-15.02-25.03
YLinéaire(Y)