Corps moléculaires et formule de Lewis

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1 D himie orps moléculaires et formule de Lewis Quels sont les corps moléculaires dans la liste ci-dessous? a 2 I NaBr N 2 u Les corps moléculaires sont : I 2, 2 6 et N 2. Ils forment des liaisons covalentes. 1 a 2 et NaBr sont des corps ioniques ou sels (liaisons ioniques) et u est un métal (les atomes de u sont liés par la liaison métallique). Lesquels des corps de la question n 1 conduisent-ils le courant électrique : a) à l'état solide? b) à l'état liquide? 2 a) A l'état solide, seul les métaux conduisent l'électricité, c'est-à-dire le u. b) A l'état liquide, les métaux et les sels conduisent l'électricité, c'est-à-dire a 2, NaBr et u. 3 La neige carbonique (ou dioxyde de carbone) se sublime à 79. a) Les forces qui maintiennent ensemble les constituants du réseau cristallin du dioxyde de carbone sont-elles fortes ou faibles? b) Le dioxyde de carbone est-il un composé ionique ou un composé moléculaire? a) Elles sont faibles puisque le 2 se sublime à une température très froide. b) 'est un composé moléculaire :. Quel est le composé ayant la température de fusion la plus élevée : N 3 ou NaI? 4 Il s'agit de Na. Les forces électrostatiques entre Na + et sont beaucoup plus grande que les forces réticulaires dans N 3 qui est une molécule non-chargée.

2 D himie n donne deux formules chimiques: Na et I. Que pouvez-vous prévoir en ce qui concerne : - le type de liaison chimique rencontré dans ces deux corps? - leurs températures de fusion? - la conductibilité électrique de ces deux corps à l'état liquide? 5 Le type de liaison chimique est ionique pour Na (un métal et un non-métal) avec Na + et. Par contre, le type de liaison est covalent pour (deux non-métaux). La température de fusion de Na sera ainsi plus élevée, car il y a une attraction électrostatique entre Na + et beaucoup plus grande que les forces réticulaires de. Les points de fusion respectifs de Na et sont de 800 et de 114,8. Na liquide conduit l'électricité comme tous les sels. Par contre, est une molécule covalente, donc ne conduit pas l'électricité. 6 Dessinez les formules de Lewis des molécules ci-dessous, en précisant la forme de chacune des molécules et en indiquant la valeur approximative des angles entre les liaisons. a) P 3 d) Si 4 g) S 2 b) 2 S e) I 4 h) 2 c) 2 4 f) N 3 i) 2 a) P P = 109,5 (L'angle entre les liaisons P de 109,5 est en fait comprimé par la paire libre du phosphore : l'angle réel est de 107 ). b) S = 109,5 S (L'angle entre les deux liaisons S de 120 est en fait comprimé par les deux paires libres du soufre : l'angle réel est de 105 ). β β c) = β = 120 β β - 2 -

3 D himie (L'angle entre les liaisons de 120 est en fait comprimé par la liaison double car elle possède 4 électrons : l'angle réel est de 116 et l'angle β est de 122 ). d) Si Si = 109,5 e) = 109,5 f) N N = 109,5 g) S S = 180 S S β β h) = β = 120 (L'angle entre les liaisons de 120 est en fait comprimé par la liaison double car elle possède 4 électrons : l'angle réel est de 116 et l'angle β est de 122 ). β β i) = β = 120 (L'angle entre les liaisons de 120 est en fait comprimé par la liaison double car elle possède 4 électrons : l'angle réel est de 116 et l'angle β est de 122 )

4 D himie Les forces intermoléculaires Qu'est-ce que l'électronégativité d'un élément? 7 L'électronégativité (EN) est un nombre qui indique avec quelle force un cœur d'atome attire les électrons périphériques de liaison (électrons de valence). Les valeurs EN se trouvent en bas à droite de la classification périodique. n constate que l'en croît de gauche à droite dans une période, par exemple de Li avec 1,0 à avec 4,0. ela provient du fait que les charges des cœurs atomiques augmentent (de +1e à +7e), d'où leur capacité croissante d'attirer les électrons périphériques. Dans les groupes principaux, l'en diminue de haut en bas bien que la charge du cœur reste la même. ela provient du fait que les cœurs d'atomes grossissent et que, par conséquent, la densité superficielle de charge (charge par unité de surface) diminue. Les électrons de valence sont donc moins fortement retenus. Les atomes métalliques ont une faible EN, les atomes non métalliques en ont une forte. 'est pourquoi les métaux donnent facilement leurs électrons de valence, tandis que les non-métaux prennent des électrons supplémentaires (règle des gaz rares). Que signifient les symboles δ+ et δ? 8 Réponse: n symbolise les charges partielles positives et négatives créées dans la molécule par δ+ et δ lors de la polarisation d'une ou plusieurs liaisons. Lesquelles des liaisons ci-dessous sont-elles polarisées? N- - -I - 9 N-, - et - sont polarisées car les électronégativités des deux atomes de la liaison ne sont pas identiques. Lesquelles des molécules ci-dessous sont-elles des dipôles permanents? S N 3 4 B 3 10, 2 S et N 3 sont des dipôles permanents car l'addition vectorielle des moments de dipôle de chaque liaison ne sont pas nulle : - 4 -

5 D himie 2δ+ δ+ δ- δ+ S 2δ- δ+ 3δ 3δ- N δ+ δ+ δ+ 3δ+ 2δ- Pour 2, 2, 4 et B 3, l'addition vectorielle s'annule, ce ne sont pas des dipôles permanents. Quelles liaisons sont-elles rompues lors de l'ébullition d'un liquide moléculaire? 11 Les liaisons intermoléculaires, qu'on appelle force de cohésion. Il s'agit de liaisons dipôledipôle. Les liaisons intramoléculaires ne sont pas rompues. 12 Quelles grandeurs physiques nous donnent-elles une mesure indicative de la cohésion d'un liquide? La température de fusion et la température d'ébullition. 13 I 3 est un liquide dans les conditions usuelles. Quelle liaison assure-t-elle la cohésion des molécules? Quelles liaisons assurent-elles la cohésion du liquide? La cohésion des molécules est assurée par des liaisons covalentes. La cohésion du liquide est assurée par des liaisons dipôle-dipôle. 14 omparez la température d'ébullition de Si 4 à celle de P 3. La température d'ébullition de Si 4 doit être plus faible que P 3, car elle ne possède pas de dipôle permanent. Les forces de cohésion sont donc assurées par des liaisons dipôle instantané - dipôle instantané, contrairement à P 3 qui est polaire. Les forces de cohésion créées par des dipôles permanents sont plus grandes. onfirmation : PE de Si 4 = 111,8 ; PE de P 3 = 87,7 (andbook)

6 D himie Une molécule polaire est caractérisée par son "moment dipolaire". Attribuez aux deux molécules ci-dessous leurs moments de dipôle : Molécules : et I. Moments dipolaires : 0,38 et 1,9 Debye. 15 L'électronégativité du fluor (4,0) est plus grande que celle du iode (2,66), donc les charges partielles seront plus importantes pour que pour I. La molécule avec des charges partielles plus grandes possède un moment dipolaire plus grand. Donc, a un moment de 1,9 Debye et I de 0,38 Debye. Que vaut le moment dipolaire de I 4? 16 0 Debye. La molécule de 4 est tétraédrique et parfaitement symétrique, donc l'addition vectorielle des polarisations de chaque liaison s'annule. n considère les deux molécules SI 4 et : a) Laquelle fait-elle des liaisons dipôle-dipôle? b) Laquelle a-t elle la température d'ébullition la plus élevée? 17 a) Si 4 est tétraédrique et parfaitement symétrique, donc l'addition vectorielle des polarisations de chaque liaison s'annule. 'est pourquoi cette molécule ne peut pas faire de liaisons dipôle-dipôle. b), car cette molécule possède un moment dipolaire donc fait des liaisons dipôledipôle. onfirmation : PE de Si 4 = 111,8 ; PE de = 84,9 (andbook). Entourez les ponts-hydrogène : 18 N N P - 6 -

7 D himie N N P Entourez les molécules qui font des ponts- à l'état liquide et solide : a) 3 b) 4 c) N 3 d) e) S 2 19 a) 3 fait des ponts- à l'état liquide et solide. b) 4 ne fait aucun pont-. c) N 3 fait des ponts- à l'état liquide et solide. d) fait des ponts- à l'état liquide et solide. e) S 2 ne fait aucun pont-. bout à +19 alors que I bout à 85. Expliquez pourquoi. 20 forme des ponts-. Les forces de cohésion sont donc beaucoup plus grande, c'est pourquoi le point d'ébullition de est plus élevé que celui de peut-il former des ponts-? Et 3 3? Les deux molécules peuvent former des ponts-, car elles possèdent un ou plusieurs atomes d'oxygène. 3 possède en plus un hydrogène fixé sur un oxygène, donc encore un pont-. 22 Laquelle des grandeurs ou propriétés physiques ci-dessous n'est-elle pas influencée par la formation de ponts-? a) Solubilité dans l'eau. d) Viscosité. b) Température de fusion. e) Electronégativité. c) haleur latente de vaporisation. Les grandeurs physiques qui ne sont pas influencées par les ponts- sont l'électronégativité, car il s'agit d'une propriété électronique interne aux atomes, et la viscosité, qui dépend des forces de frottements

8 D himie 23 Donnez les formules développées des deux isomères 2 6. L'un des isomères bout à 25, l'autre à Attribuez à chaque isomère sa température d'ébullition. PE = 25 PE = + 78 La deuxième molécule, l'éthanol, forme des ponts- avec lui-même, tandis que la première molécule, le diméthyl éther ne formera pas de pont- avec lui-même car aucun hydrogène ne peut en faire. La force de cohésion est donc la plus grande pour l'éthanol (la deuxième molécule). Entourez les schémas corrects : 24 = pont- a) b) Br Br N c) d) I Les schémas correctes sont a) et c)

9 D himie Les forces de van der Waals 25 Qu'est-ce qu'un dipôle électrique? Et une molécule polaire? Et une molécule polarisée temporairement? Un dipôle électrique est une séparation d'une charge positive d'une charge négative (partielle ou entière). Une molécule polaire est une molécule possédant un dipôle électrique. Une molécule polarisée temporairement ne possède pas de moment de dipôle, mais les électrons étant constamment en mouvement dans les atomes et les molécules, ils peuvent se retrouver d'un côté de la liaison créant une charge partielle temporairement. Que signifient les symboles δ+ et δ inscrits au-dessus des atomes d'une molécule? 26 ela signifie qu'une molécule possède des charges partielles due à la différence d'électronégativité de ses atomes, donc qu'elle possède un dipôle permanent. 27 Pourquoi les forces entre dipôles instantanés sont-elles faibles? Parce que les charges partielles ne valent qu'une fraction d'une charge élémentaire, et deuxièmement parce que les dipôles n'ont qu'une brève durée de vie. Pourquoi les atomes de gaz rares se comportent-ils comme des dipôles instantanés? 28 Parce que les électrons de l'enveloppe sont en "mouvement" permanent, et c'est pourquoi une moitié de l'enveloppe peut être très momentanément un peu plus riche en électrons que l'autre moitié : - 9 -

10 D himie 29 Quelle relation y a-t-il entre le nombre d'électrons dans un atome et la grandeur des charges partielles δ+ et δ? Plus le système d'électrons d'un atome est grand, plus le déplacement de charges peut être important et plus les charges partielles δ+ et δ sont donc grandes. Dans lequel des deux liquides ci-dessous la cohésion est-elle la plus forte: dans le néon liquide ou dans le xénon liquide? 30 Dans le xénon liquide car les points de fusion sont d'autant plus élevés que le nombre d'électrons de leurs atomes est grand. 31 Lequel des deux liquides suivants a-t-il la température d'ébullition la plus élevée : le pentane 5 12 ou l'octane 8 18? L'octane 8 18 a le point d'ébullition le plus élevé car le nombre d'électrons dans cette molécule est plus grand que dans le pentane Le méthane 4 possède le même nombre d'électrons que 2. nt-ils pour autant la même température d'ébullition? Non, car l'eau forme des ponts- et aura un point d'ébullition plus élevé. 33 SiI 4 (82 électrons) bout à 58. SI 2 (50 électrons) pratiquement à la même température 59. Expliquez pourquoi. Parce qu'elle possède moins d'électrons, la molécule S 2 devrait avoir un point d'ébullition plus petit que Si 4. Mais S 2 possède un dipôle permanent, donc des forces de cohésion plus importantes que pour un composé comportant 50 électrons sans polarisation. Son point d'ébullition est donc plus élevé, et, par hasard, presque semblable à celui de Si

11 D himie 34 Li possède moins d'électrons que le pentane Possède-t-il une température d'ébullition moins élevée? Non, car Li est un composé ionique. Les forces de cohésion sont dès lors beaucoup plus grandes. 35 Le méthanol ( 3 ) est-il soluble dans l'eau? ui, car il peut former des ponts- avec l'eau. L'hexane ( 6 14 ) est-il soluble dans l'eau? 36 Non, car il ne forme aucun pont-. 37 a) Que se passe-t-il si une molécule de 3 se trouve au milieu de molécules d'eau? b) Que se passe-t-il si une molécule de 6 14 se trouve au milieu de molécules d'eau? a) Il y aura formation de ponts-, donc une attraction de 3 et 2. b) Pas de pont- possible : il n'y aura alors aucune force d'interaction entre 6 14 et 2. omme 6 14 a une masse volumique plus faible que 2, cette molécule remontera à la surface de l'eau. L'acétone ( 3 3 ) peut-elle faire des ponts-? Est-elle soluble dans l'eau? 38 ui, l'acétone peut faire des ponts-, mais avec l'eau seulement car ses 6 ne sont pas sur un, N ou. Puisqu'il peut faire des ponts-, l'acétone est soluble dans l'eau. L'acide stéarique peut-il faire des ponts-? Est-il soluble dans l'eau? 39 ui, la partie peut faire des ponts-. Mais dans ce cas, le reste de la molécule est une longue chaîne de 17 carbones, chaîne qui est totalement apolaire, donc insoluble dans l'eau

12 D himie L'acide stéarique n'est pas soluble dans l'eau car la partie de la molécule qui peut faire des ponts- est trop petite par rapport au reste de la chaîne carbonée : Partie hydrophobe partie hydrophile Le I 4 et le 6 14 sont-ils miscibles? 40 ui, car les deux molécules sont apolaires. omment appelle-t-on l'attraction électrostatique entre un ion a 2+ d'eau? 41 et des molécules Il s'agit de liaisons ion-dipôle. 42 Qu'est-ce qu'un aquacomplexe? δ+ 'est une particule composée d'un ion entouré de molécules d'eau, constitué de liaisons ion-dipôle entre l'ion (cation ou anion) et les molécules d'eau. Exemple à droite, l aquacomplexe [Na( 2 ) 6 ] + : les deux 2 devant et derrière l ion Na + ne sont pas dessiné pour ne pas surcharger le dessin. δ+ δ δ Na + δ δ+ δ δ+ Pourquoi les aquacomplexes ne sont-ils pas expulsés de la phase aqueuse? 43 Les aquacomplexes forment des ponts hydrogènes avec d'autres molécules d'eau, donc restent dans la phase aqueuse. 44 Quels sont les constituants du réseau cristallin du chlorure de calcium hexahydraté? L'aquacomplexe a( 2 ) 6 2+ et 2 ions chlorures

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