CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Optique, 1 re année, MPSI-PCSI-PTSI –La photocopie non autorisée est un délit
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Corrigés
27 1) La conservation de l’énergie du système impose :
E• + K = En + h . v
2) K n’étant pas quantifiée, il en est de même de l’énergie
du photon et donc de sa fréquence.
3) v = = 8,2 . 10 14 Hz ,
soit l 365 nm = l lim de la série de Balmer.
1
Chapitre 10
1) c) d) ; 2) b) c) ; 3) c) ; 4) c)
1) a) ss = (1s1 + 1s2) ⇒ S = 0,623.
b) s * s = . (1s1 – 1s2);s * 2
1
s= 1,15 (1s1 – 1s2) .
2(1–S)
2) a) ∆E' s = ⇒ S' = 0,583 .
b) S' < S ⇒ d H–H (H + 2) > d H–H (H 2) : interaction plus
faible.
1) a) He2 : s2 ss *2
3
s .
b) I(He2) = 0. La molécule n’existe pas.
2)
ion He + 2 He2 2+
configuration
électronique
Plus le bilan énergétique est favorable, plus la distance
entre les deux noyaux est petite :
d(He2+ 2 ) d(He2 3+ ) d(He2 + )
1) a) 3 ; 4. b) 3;4. c) 1;9. d) 2;5. e) 6;7. f) 8.
1) 2s et 2p.
2) Pas d’interaction entre 2s et 2pz : diagramme non corrélé.
3) Diagramme non corrélé.
4) s2 sss *2sz 2p 2
xp 2
yp *2
x p *2
y ; I(F2) = 1.
La molécule n’est pas paramagnétique (pas d’électrons
célibataires).
5) cF–cFcf.
§ 3.3.3.
6) F2
c c + : s2 sss *2sz 2px 2py 2px *2py *1 ; I(F2 + 4
5
)=1,5.
F2 – : s s 2 ss *2 sz 2 px 2 py 2 px *2 py *2 sz *1 ; I(F2 – )=0,5.
d(F2 + ) d(F2) d(F2 – ).
He2 3+
ss 2 ss *1 ss 2 ss 1
indice de liaison 0,5 1 0,5
bilan énergétique
des interactions
2∆Es + ∆Es* 2∆Es ∆Es
6 1) Interaction entre les O.A. ns et npz, c’est le cas
lorsque les énergies de ces O.A. sont voisines.
2) a) Ar : [Ne]3s23p6 ; Cl : [Ne] 3s23p5 ; S:[Ne] 3s23p4 ;
P:[Ne] 3s23p3 .
b) a) ssz 2ssz *2px 2py 2szs 2px *2py *2szs *2 .
b) ssz 2ssz *2px 2py 2szs 2px *2py *2 .
g) ssz 2ssz *2px 2py 2szs 2px *1py *1 .
d) ssz 2ssz *2px 2py 2szs 2 .
c) I(a) = 0;I(b) = 1;I(g) = 2;I(d) = 3.
Ar2 n’existe pas. Par stabilité décroissante :
P2 S2 Cl2.
d) Seule S2 est paramagnétique.
1) C : 1s22s22p2 ; N : 1s22s22p3 7
.
2) Interaction entre les O.A. 2s et 2pz ; elles sont symétriques
par rapport à l’axe de la liaison et d’énergies voisines.
3) a) α) s 2
szssz *2px 1py 1 paramagnétique.
β) s 2
szssz *2px 2py 2 diamagnétique.
γ) s 2
szssz *2px 2py 2ssz 2 diamagnétique.
b) α) s 2
szssz *2px 2py 2 diamagnétique.
β) s 2
szssz *2px 2py 2sz 2 diamagnétique.
γ) s 2
szssz *2px 2py 2szs 2
px
*1py *1 paramagnétique.
4) a) I(α) = 1;I(β) = 2;I(γ) = 3.
Énergie de liaison la plus élevée γ : C2– 2 .
d(C2+ 2 ) d(C2) d(C2– 2 ).
b) I(α) = 2;I(β) = 3;I(γ) = 2.
Énergie de liaison la plus élevée β : N2. d(N2– 2 ) d(N2 2+ ) d(N2).
1) a) Voir le document 18.
b) s 2
sss *2sz 2px 2py 2px *1py *1 .
2) Paramagnétique, car elle possède des électrons célibataires.
–
3) I(O2) = 2;I(O2 ) = 1,5 ; I(O2 2– +
) = 1;I(O2 ) = 2,5 ; plus
l’indice de liaison est élevée, plus la longueur de liaison
est petite.
1) H:1s1 ; Li : 1s22s1 .
O.A. de valence : 1s pour H;2spour Li.
2) a) L’intégrale de recouvrement est nulle pour l’O.A. 2s
avec les O.A. 2px ou 2py car ces orbitales n’ont pas les
mêmes propriétés de symétrie par rapport à l’axe de la liaison
(colinéaire à l’axe zz).
S(1s, 2pz) ≠ 0 car les O.A. 1s et 2pz sont symétriques par
rapport à l’axe de la liaison.
b) px et py n’interagissent pas avec l’O.A. 1s de l’atome
d’hydrogène et restent donc développées sur l’atome de
lithium constituant les O.M. nx et ny. 3) a) LiH : 1s2 .
b) I = 1.
c) Non.
d) Sur l’atome d’hydrogène car l’O.M. 1s est une O.M.
liante et le coefficient le plus important dans son expression
est celui relatif à l’O.A. de plus basse énergie : 1s(H).
e) Li–H. La densité de probabilité de présence des électrons
est plus importante au voisinage de l’hydrogène +δ
Li– –δ
8
9
H.
10 1)
espèce N e configuration magn. O.L.
BN 8 s 2 sz s *2 sz π2 x π2 y dia. 2(2π)
CO 10 s 2 sz s *2 sz π2 x π2 y s 2 zs dia. 3(1s + 2π)
CN 9 s 2 sz s *2
sz π2 x π2 y s 1 zs para. 2,5(0,5s + 2π)
CN –
10 s 2 sz s *2
sz π2 x π2 y s 2 zs dia. 3(1s + 2π)
NO 11 s 2 sz s *2
sz π2 x π2 y s 2 zs π *1
x para. 2,5(1s + 1,5π)
NO + 10 s 2 sz s *2
sz π2 x π2 y s 2 zs dia. 3(1s + 2π)
2) a) dCN – < dCN ; b) dNO + < dNO ; c) dCO < dBN ;
Liaison d’autant plus courte que O.L. est grand (a, b, c).
1) I : [Kr] 4d105s25p5 .
O.A. de valence 5s et 5p.
2) Interaction entre les O.A. s et pz. Leur énergie est assez
voisine.
3) Configuration de valence : I2 = ssz 2ssz *2px 2py 2szs 2px *2py *2 .
I2 + = ssz 2ssz *2px 2py 2szs 2px *2py *1 .
I(I2) = 1 ; I(I2 + ) = 1,5 ; d(I2 + ) d(I2).
4) a) État excité de I2 : ssz 2ssz *2px 2py 2szs 2px *2py *1szs *1 .
b) Domaine du visible ; radiation de couleur vert-jaune.
c) Couleur complémentaire du vert : rouge-violet.
d) ε = E (état excité) – E (état fondamental)
ε = = 3,70 . 10 –19 11
h.c
J = 2,31 eV.
l
12
1) a) Voir les documents 7b, 8b et 12.
b) H 2 2– : ss 2 ss *2 ; I(H2 2– ) = 0.
c) Ces deux espèces n’existent pas. L’hélium existe à l’état
monoatomique.
2) a) Le recouvrement latéral d’O.A. est moins efficace
que le recouvrement axial.
b) Voir le document 22 et 29.
c) La configuration électronique de valence de la molécule
de dioxygène fait apparaître deux électrons célibataires.
d) Paramagnétisme.
e) •
O–
c
•
O.
f) Caractère c oxydant.
1) a) N : 1s22s22p3 .
b) N N liaison covalente triple ; moment dipolaire nul.
c) Quelques centaines de kJ . mol –1 :
liaison triple ≈ 900 kJ . mol –1 13
.
d) Gaz inerte. ex synthèse d’un organomagnésien mixte.
2) a) Les O.A. de valence 2s et 2p.
b)
2s*
c) 1s 2 1s *2 p y 2 pz 2 2s 2 .
I(N 2) = 3 en accord avec la triple liaison du 1) b).
Les O.M. 2s et 1s * , non liantes, correspondent aux deux
doublets non liants.
d) Lorsqu’on éloigne les deux atomes d’azote, le recouvrement
des O.A. est moins efficace et les stabilisations
ou déstabilisations des O.M. par rapport aux O.A. de départ
diminuent.
14
1) Voir le document 22 b et le paragraphe 3.3.3.
2) Les niveaux sont inversés à cause de l’interaction entre
les O.A. 2s et 2pz (si zz est l’axe passant par les deux
noyaux).
3) Ne = 9 + 1 = 10 électrons de valence.
1σ 2 2σ 2 (1π) 2 3σ 2 ; I(CN – ) = 3.
4) CN.
5) L’orbitale 3σ est principalement localisée sur le carbone
(représentation schématique de l’O.M.). C’est la H.O.
C’est le doublet correspondant qui est mis en jeu dans la
liaison de coordination avec le chrome.
2s
6) a) Même nombre d’électrons.
b) CO .
p*
y p*
z
p y p z
2s
1s*
2s
N N
1s
15 1) a) Représentation de Lewis : H
Au niveau de chaque C, formulation
V.S.E.P.R. : AX3E0 ;
b) Non.
H
C C
H
H