S 1 PC - SPI - SPA. PARTIEL DE CHIMIE n 2 Durée : 1h 30 Les calculatrices sont autorisées

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1 LICENCE PHYSIQUE-CHIMIE ET SCIENCES POUR L'INGÉNIEUR S 1 PC - SPI - SPA PARTIEL DE CHIMIE n 2 Durée : 1h 30 Les calculatrices sont autorisées Lundi 24 novembre 2014 Exercice 1 : Tableau périodique ( 5 points) 1. Donner la configuration électronique des atomes suivants en indiquant l occupation de la couche de valence, dont les numéros atomiques sont : 4 X, 5 X, 12 X, 13 X, 24X, 31 X, 38 X. 2. X(4) : 1s 2 2s 2 X(5) : 1s 2 2s 2 2p 1 X(12) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 X(13) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 X(24) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 X(31) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 X(38) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 3. Pour chacun, indiquer à quel bloc (s, p, d ou f), il appartient. Bloc s : X(4), X(12), X(38) Bloc p : X(5), X(13), X(31) Bloc d : X(24) 4. Indiquer ceux qui appartiennent à la même famille et ceux qui appartiennent à la même période (vous donnerez le numéro de la période). Même famille : X(4), X(12), X(38) et X(5), X(13), X(31) Même période : n=2 X(4), X(5) ; n=3 X(12), X(13) ; n=4 X(24), X(31) 5. Quel est celui qui est le plus gros? Justifier à partir de l évolution du rayon covalent dans le tableau périodique. Dans le tableau périodique, le rayon diminue le long d une période et augmente de haut en bas dans une famille. X(38) : couche la plus élevée, n=5. 6. Quel est celui qui a l énergie d ionisation la plus forte? Justifier à partir de l évolution de l énergie de première ionisation dans le tableau périodique. Vous définirez également le terme énergie d ionisation. Energie de première ionisation : énergie qu il faut fournir pour arracher l électron le plus externe à un atome pris dans son état fondamental à l état gazeux. X X + + e - Dans le tableau périodique, l EI augmente le long d une période et diminue de haut en bas le long d une famille. X(5) : le plus haut et ensuite le plus à droite.

2 Exercice 2 : Tableau périodique 2 (2 points) Retrouver la position de l élément X dans le tableau périodique sachant que : Son rayon covalent plus petit que celui du silicium. Son énergie d ionisation plus faible que l oxygène. Son affinité électronique est relativement forte. Il peut être hypervalent. On le trouve à l état solide dans la nature, mais peut facilement s associer à des atomes plus légers pour former des molécules gazeuses : XO 2, H 2 X Retrouver le nom de cet élément, sa configuration électronique et donc son numéro atomique. Vous argumenterez votre réponse en utilisant chacune des informations données. Toute réponse non justifiée ne sera pas comptée. S, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4, Z=16 : à droite du Si (donc plus petit), en dessous de O (donc EI plus forte), peut facilement former l ion S 2- donc son affinité électronique est forte, appartient à la couche n=3 donc peut être hypervalent, SO 2 (valence 4) et H 2 S (valence 2). Exercice 3 : Schémas de Lewis et géométries ( 8 points) (voir plus loin) 1. Pour chacune des espèces suivantes : CH 2 Cl 2, ONCl, TeCl 4, BrF 3, I Cl Donner le schéma de Lewis (l'atome central est indiqué en gras). 1.2 En appliquant les règles de la VSEPR (donner le type VSEPR), et après avoir précisé les figures de répulsion, donner leur géométrie (aucune de ces molécules n est cyclique). Faire des schémas clairs en précisant bien les angles de valence (angles de liaisons). Si nécessaire, vous ferez les commentaires qui s imposent sur ces angles. Exercice 4 : Schémas de Lewis et Mésomérie ( 6 points) 1. On vous donne cinq schémas de Lewis incomplets de l'ion arséniate As O 4 3 (A) (B) (C) (D) (E) 1.1 Vous devez, sans changer la multiplicité des liaisons engagées avec l atome d arsenic, recopier et compléter chaque schéma en y faisant figurer l ensemble des doublets non liants et faire apparaître les charges formelles dans chacune des représentations.

3 1.2 Quel est l atome le plus électronégatif entre As et O? Justifier. O est en haut et à droite de As dans la classification périodique, il est donc plus électronégatif. 1.3 Classer ces formes mésomères par ordre de représentativité décroissante. Justifier. (C) et (E) > (D) > (B) > (A) ou bien (C) et (E) > (B) > (D) > (A) C et E ont le même nombre de charges formelles, portées par les atomes d'o plus électronégatifs que As Dans D il y a plus de charges formelles que dans C et E. Dans B il y a des atomes d'électronégativité différente qui portent les mêmes charges. Dans A il y a une charge négative élevée portée par l'atome le moins électronégatif. 2. On considère les ions suivants : nitrate N O 3 2 et séleniate SeO 4 (l'atome central est indiqué en gras) : 2.1 Ecrire les formes mésomères les plus représentatives (de représentativité identique) pour chacun des ions. Montrer que l on peut passer de l une à l autre des formes mésomères par les règles de la mésomérie, en déplaçant des doublets. Se O 4 2 : 16 DV 2.2 Combien de longueurs de liaison différentes, respectivement NO et SeO, a-t-on dans chaque ion? Justifier clairement votre réponse. Dans chacun de ces ions on a une seule longueur de liaison, intermédiaire entre simple et double. Données : extrait de la classification périodique 1H 6C 7N 8O 9F 13Al 15P 17Cl 33As 34Se 35Br 52 Te 53I

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