Chim N° 05 |
De l'atome aux édifices chimiques. Exercices. Correction. |
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Programme 2010 : Les molécules. |
Logiciel pour la construction de molécule |
Gratuit |
Exercices 2006-2007 |
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Physique et Chimie seconde Collection DURANDEAU HaCHETTE |
QCM : |
Pour aller plus loin :
Logiciel pour la construction de molécule |
Gratuit |
Mots clés : règle du DUET ; règle de l'OCTET ; Gilbert LEWIS ; les couches électroniques ; règles de remplissage des couches électroniques ; Principe de Pauli ; Règle de Klechkowski ;; les molécules ; isomérie ; ; ... |
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Détermination de la charge d’un cation :
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Correction :
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Détermination de la charge d’un anion :
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Correction :
- Espèces chimiques ayant gagnée un ou plusieurs électrons.
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Appliquer la règle de l’octet :
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Correction :
- nt = (1 x 4 + 4 x 2 + 6 x 1) - nt = 18 - Nombre de doublets : - nd = 18 / 2 = 9 - Schéma de Lewis de la molécule :
- Les atomes vérifient soit la règle de l’octet, soit la règle du duet. - Formule brute :
- Géométrie de la molécule :
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établir une représentation de
LEWIS.
Le phosgène a pour
formule Cl2CO
; l’atome de carbone est lié aux trois autres atomes.
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Correction :
- n t = (7 x 2 + 4 x 1 + 6 x 1) - nt = 24 - Nombre de doublets : - nd = 24 / 2 = 12
- Tous les atomes vérifient la règle de l’octet. - Schéma de Lewis :
- Formule développée :
- Géométrie de la molécule :
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Écrire des formules
semi-développées
a)-
Les éléments carbone, hydrogène et oxygène ont pour
numéro atomique 6, 1 et 8. Déterminer leur structure électronique
et leur covalence
nc . b)-
En déduire le nombre
nt
d’électrons externes, puis le nombre
nd
de doublets externes de la molécule.
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Correction :
- Deux molécules isomères ont même formule brute mais - des enchaînements d’atomes différents.
a)- Structure électronique :
b)- Nombre d’électrons externes : - nt = (1 x 8 + 4 x 3 + 6 x 1) - nt = 26 - Nombre de doublets : - nd = 26 / 2 = 13
- Propan – 1 – ol
- Propan – 2 – ol
- Méthoxyéthane :
a)- Propan – 1 – ol :
b)- Propan – 2 – ol :
c)- Méthoxyéthane :
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Prévoir la géométrie Le
chlorosilane SiH3Cl
est un gaz qui intervient dans la préparation du silicium très pur
destiné à l’électronique.
a)- Les éléments silicium, hydrogène et chlore ont pour
numéros atomiques respectifs 14, 1 et 17. Déterminer leur structure
électronique. Quelle est leur covalence
nc ?
b)- Déterminer le nombre
nt
d’électrons externes, puis le nombre
nd
de doublets externes de la molécule.
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Correction :
a)- Structure électronique :
b)- Nombre d’électrons externes : - nt = (1 x 3 + 4 x 1 + 7 x 1) - nt = 14 - Nombre de doublets : - nd = 14 / 2 = 7
- Représentation de Cram : Cas de quatre doublets : Pour minimiser leurs répulsions mutuelles, quatre doublets adoptent une disposition tétraédrique
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Molécule
CxCly
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Correction :
- L’atome de carbone doit établir 4 liaisons covalentes - pour obtenir une structure stable en Octet. - L’atome de chlore doit établir une liaison covalente - pour obtenir une structure stable en Octet.
- Formule brute :
CCl4 - Représentation de Lewis :
- Représentation de Cram : - Cas de quatre doublets : - Pour minimiser leurs répulsions mutuelles, - quatre doublets adoptent une disposition tétraédrique.
- Tétrachlorométhane :
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Urée La
représentation suivante présente un modèle éclaté de l’urée.
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Correction : Autres représentations :
- Blanc : élément hydrogène. - Bleu : élément azote. - Noir : élément carbone. - Formule brute : CH4ON2
- Nombre d’électrons externes : - nt = (4 x 1 + 1 x 4 + 6 x 1 + 5 x 2) - nt = 24 - Nombre de doublets : - nd = 24 / 2 = 12 - Représentation de Lewis :
- Il y a 8 doublets liants et 4 doublets non liants.
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Énoncer les règles du duet et de l’octet.
- Règle du Duet : Les atomes qui n’ont pas la structure stable en duet, captent, cèdent ou mettent en commun des électrons pour acquérir 2 électrons sur leur couche externe K (structure de l’hélium). |
- Règle de l’octet : Les atomes qui n’ont pas la structure stable en octet, captent, cèdent ou mettent en commun des électrons pour acquérir 8 électrons sur leur couche externe. |
- Comment explique-t-on la forme coudée de la molécule d’eau ? |
- Comment explique-t-on la forme coudée de la molécule d’eau ? - Formule brute de la molécule d’eau : H2O . - Il faut rechercher la structure électronique de chaque atome : - Pour l’hydrogène, Z = 1 et la structure électronique de l’atome d’hydrogène est : K (1) - Pour l’oxygène, Z = 8 et la structure électronique de l’atome l’oxygène est : K (2) L (6) . - Au cours de la transformation chimique, - L’hydrogène doit acquérir une structure en duet car le gaz rare le plus proche est - l’hélium qui possède un duet d’électron sur sa couche électronique externe. - Il doit engager un électron dans une liaison covalente pour satisfaire cette règle. - Chaque atome d’hydrogène donne une liaison covalente. - L’atome d’hydrogène a un électron appartenant à un doublet liant. - L’oxygène doit acquérir une structure en octet car le gaz rare le plus proche est - le néon qui possède un octet d’électron sur sa couche électronique externe. - L’atome d’oxygène possède 6 électrons sur sa couche électronique externe. - Chaque atome doit engager 2 électrons pour satisfaire la règle de l’octet : 6 + 2 = 8. - L’atome d’oxygène a 2 électrons appartenant à des doublets liants. - Au total, il y a 4 électrons appartenant à des doublets liants - (2 pour l’atome d’oxygène et 1 pour chaque atome d’hydrogène). - La molécule compte {( 6 + 2 ) / 2 = 4 } 4 doublets dont 2 doublets liants. - En conséquence, il y a deux doublets non liants. - Représentation de Lewis :
- L’atome central : atome d’oxygène O. - Les 4 doublets électroniques qui l’entourent sont éloignés au maximum les uns des autres. - Ils occupent les sommets d’un tétraèdre. - La forme de la molécule se déduit de cette disposition tétraédrique.
- remarque : - la molécule est coudée. - L’angle fait moins de 109 ° car il y a répulsion entre les doublets non liants. - Les mesures donnent 105 ° 30 ‘. |
a)- Donner la structure électronique des ions obtenus à partir des atomes de soufre, de chlore et de sodium. - Soufre S ( Z = 16), Chlore : Cl ( Z = 17), Sodium Na ( Z = 11). b)- Donner la formule chimique des différents ions. Dans chacun des cas, dire quel est le gaz rare possédant la même structure électronique. |
a)- Donner la structure électronique des ions obtenus à partir des atomes de soufre, de chlore et de sodium. - Soufre S ( Z = 16), Chlore : Cl ( Z = 17), Sodium Na ( Z = 11). - Un atome est électriquement neutre : - son nombre de protons est égal à son nombre d'électrons. - Un atome possède Z électrons - (car un atome est électriquement neutre : - le nombre de protons est égal au nombre d'électrons) - L’atome de soufre a la structure électronique suivante : K (2) L (8) M (6) . - L’ion obtenu à partir de cet atome doit satisfaire la règle de l’octet. - Pour ce faire, il doit gagner deux électrons et - acquérir la structure électronique du gaz rare - qui le suit dans la classification périodique, ici : - l’argon Ar. - L’ion sulfure a la structure électronique suivante : K (2) L (8) M (6 + 2) en conséquence K (2) L (8) M (8) - L’atome de chlore gagne 1 électron pour donner l’ion chlorure : K (2) L (8) M (7 + 1) en conséquence K (2) L (8) M (8) - L’atome de sodium perd 1 électron pour donner l’ion sodium : K (2) L (8) M (1 - 1) en conséquence K (2) L (8) b)- Donner la formule chimique des différents ions. Dans chacun des cas, dire quel est le gaz rare possédant la même structure électronique. - Réponse sous forme d'un tableau :
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a)- Donner les structures électroniques des atomes d’hydrogène et d’oxygène. Quel est leur nombre d’électrons périphériques ? - Hydrogène H ( Z = 1), Oxygène : O ( Z = 8). b)- Combien de liaison(s) chaque atome d’oxygène doit-il engager pour respecter la règle de l’octet ? |
a)- Donner les structures électroniques des atomes d’hydrogène et d’oxygène. Quel est leur nombre d’électrons périphériques ? - Hydrogène H ( Z = 1), Oxygène : O ( Z = 8). - Structure électronique : atome d’hydrogène : Z = 1 , K (1) , pour l’atome d’oxygène, Z = 8 , K (2) L (6) - Nombre d’électrons sur la couche électronique externe : l’atome d’hydrogène possède 1 électron périphérique et l’atome d’oxygène possède 6 électrons sur sa couche électronique externe. - Combien de liaison(s) chaque atome d’hydrogène doit-il engager pour respecter la règle du duet ? - L’atome d’hydrogène doit engager une liaison simple pour satisfaire la règle du duet car il possède 1 électron sur sa couche électronique externe. (1 + 1 = 2). b)- Combien de liaison(s) chaque atome d’oxygène doit-il engager pour respecter la règle de l’octet ? - L’atome d’oxygène doit engager 2 liaisons simples (ou une double liaison) pour respecter la règle de l’octet car il possède 6 électrons sur sa couche électronique externe.(6 + 2 = 8) - Trouver la représentation de Lewis de la molécule d’eau oxygénée H2O2 - Représentation de Lewis :
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Soit la molécule : C4H10 a)- Trouver les représentations de Lewis des isomères correspondant à cette formule b)- Écrire les formules semi-développées. |
Soit la molécule : C4H10 a)- Trouver les représentations de Lewis des isomères correspondant à cette formule - Représentations de Lewis :
b)- Écrire les formules semi-développées.
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Un hydrocarbure est une espèce chimique qui ne contient que des atomes de carbone et d’hydrogène. Un alcane est un hydrocarbure dont la molécule ne contient que des liaisons simples. a)- Donner la représentation de Lewis et la formule brute de l’alcane formée à partir d’un atome de carbone. b)- Même question pour deux, trois, puis quatre atomes de carbone. Lorsque c’est possible, représenter les isomères. Donner alors leur formule semi-développée. c)- Trouver la formule brute d'un alcane qui comporte n atomes de carbone. |
Un hydrocarbure est une espèce chimique qui ne contient que des atomes de carbone et d’hydrogène. Un alcane est un hydrocarbure dont la molécule ne contient que des liaisons simples. a)- Donner la représentation de Lewis et la formule brute de l’alcane formée à partir d’un atome de carbone. - L’atome de carbone doit engager 4 liaisons simples pour respecter la règle de l’octet car il possède 4 électrons sur sa couche électronique externe. - L’atome d’hydrogène doit engager une liaison simple pour respecter la règle du duet. - ll faut 4 atomes d’hydrogène pour un atome de carbone :
b)- Même question pour deux, trois, puis quatre atomes de carbone. Lorsque c’est possible, représenter les isomères. Donner alors leur formule semi-développée. - Il faut partir de la chaîne carbonée et compléter avec les atomes d’hydrogène.
c)- Trouver la formule brute d'un alcane qui comporte n atomes de carbone. - Formule générale des alcanes non cycliques : CnH2n + 2 |