COLLE S3 CLASSIFICATION PÉRIODIQUE

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1 COLLE S3 CLASSIFICATION PÉRIODIQUE I) GÉNÉRALITÉS I) LECTURE DU TABLEAU PÉRIODIQUE 1. Présentation du tableau 2. Électrons de cœur, électrons de valence II) III) IV) NIVEAUX D ÉNERGIE, ORBITALES ATOMIQUES 1. Insuffisance de la mécanique classique. 2. Quantification de l énergie, orbitales atomiques a) Utilisation des coordonnées sphériques b) Expression générale des O.A. : nombres quantiques n, l, m l. c) Forme analytique des O.A. de H d) Dessin des O.A. s, p, d de H e) O.A et E des autres atomes f) Probabilité de présence de l électron 3. Existence d un quatrième nombre quantique : le spin de l électron DETERMINATION DE LA CONFIGURATION ELECTRONIQUE LA PLUS STABLE POUR UN ATOME 1. Position du problème 2. Principe d exclusion de Pauli 3. Règle de Klechkovski 4. Règle de Hund 5. Analyse par ligne, représentation de Lewis EVOLUTION DES PROPRIETES ATOMIQUES 1. Rayon atomique, rayon ionique 2. Rayon atomique 3. Rayon ionique 4. Énergie d ionisation ou potentiel d ionisation 5. Electronégativité de Pauling MOLÉCULES I. Liaison chimique, structure de Lewis 1. Origine de la liaison chimique pour H 2 2. Structure de Lewis, règle de l octet (application aux composés hydrogénés des trois 1 ère lignes) avec ses limites 3. Charge formelle 4. Carbone trivalent 5. Liaisons multiples: cas de N 2, généralisation II. Résonance ou mésomérie 1. Existence de différentes structures de Lewis pour certaines molécules

2 2. Energie de résonance, molécules conjuguées, aromaticité a) Energie de résonance b) molécules conjuguées et exemples c) aromaticité et exemples 3. Sélection de formes mésomères 4. Conséquences de l existence de formes de résonance a) énergétiques b) géométriques III.Prévision de la géométrie des molécules : théorie V.S.E.P.R. 1. Théorie V.S.E.P.R. 2. Molécules AX m E n à liaisons simples a) exemples b) influence des paires libres c) influence de l électronégativité 3. Molécules AX m E n à liaisons multiples a) Règle b) Ecarts prévisibles :ex de l aniline IV Moment dipôlaire d une molécule 1. Molécule diatomique 2. molécule poly atomique 3. paramètres influençant la valeur. CINETIQUE CHIMIQUE I. GENERALITES IV. But V. Vitesse de réaction VI. Cas particuliers importants a) constituants en concentration uniforme b) milieu gazeux c) solutions II. NOTION D ORDRE D UNE REACTION 2. Résultats expérimentaux 3. Exemples de réactions avec ou sans ordre 4. Détermination de l ordre d une réaction 4. dans les conditions initiales 5. cas où l ordre global est égal à un ordre partiel a) introduction à la méthode b) ordre 1, loi cinétique et t 1/2 c) ordre différent de 1, loi cinétique et t 1/2 d) utilisation de t 1/2 Les exercices se limiteront à la liste suivante qui n'a pas été corrigée en TD:

3 EXERCICES DE CINÉTIQUE (1 ÈRE SÉRIE) EX1: La réaction de décomposition de N 2 O 5 dissous dans CCl 4 à 45 C se fait selon l'équation: 2N 2 O 5 = 4 NO 2 + O 2 A partir des volumes d'oxygène libérés en fonction du temps on a pu dresser le tableau suivant: [N 2 O 5 ](mol.l -1 ) 2,33 1,91 1,36 1,11 0,72 0,55 t (s) Déterminer l'ordre de la réaction, la constante de vitesse et le temps de 1/2 réaction Rep: k = 3, (unité à préciser) t 1/2 = 1, s EX2: Une réaction du premier ordre est complète à 40% au bout de 8 min; combien de temps s'écoulera-t-il pour qu'elle soit complète à 90%? Rep: 2, s EX3: On étudie la cinétique de recombinaison en phase gazeuse, des atomes d'iode en présence d'argon: 2I + Ar = I 2 + Ar (Ces atomes d'argon servent à absorber l'énergie libérée par la formation des molécules d'iode) On réalise 5 expériences à température constante en faisant varier les concentrations initiales [I] 0 et [Ar] 0. On mesure, pour chaque expérience, la vitesse initiale v 0 de la réaction, ce qui permet de dresser le tableau suivant: Expérience [I] 0 [Ar] 0 v 0 (mol.l -1.s -1 ) , , , , , Déterminer l'ordre partiel par rapport à chacun des réactifs ainsi que la constante de la réaction dont on précisera les unités Rep: k = 8, EX6: Utiliser la méthode des temps de 1/2 réaction pour déterminer les ordres des réactions suivantes: a) la décompoition de NH 3 effectuée à partir de différentes pressions initiales P 0 de NH 3 P 0 (mmhg) t 1/2 (s) 52, b) la réaction 2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O effectuée pour différentes pressions initiales P 0,NO = P 0, H 2 =P 0 P 0 (mmhg) t 1/2 (s)

4 Cinétique d'hydrolyse du 2-chloro-2-méthylpropane : Le 2-chloro-2-méthylpropane ou chlorure de tertiobutyle s'hydrolyse suivant la réaction d'équation: 2 H2O + (CH3)3CCl (CH3)3COH + H3O + + Cl - L'évolution de la réaction est suivie par conductimétrie. La conductivité σ de la solution est donnée par l'expression: σ 1000 où Ci est la concentration de l'ion i exprimée en mol.l -1 et λ ιο est la conductivité molaire (constante) à dilution infinie de l'ion i. I) En supposant la cinétique d'ordre1, de constante de vitesse k, établir la relation entre C, C o, k et t, où C = [(CH3)3CCl ] à l instant t et Co = [(CH3)3CCl ] à l instant t = 0. En déduire ln σ σ = - k t où σ représente la conductivité de la solution quand t tend vers l'infini σ. II) On place sur l'agitateur magnétique un bécher de 100 ml contenant 80 ml d'un mélange d'eau acétone et 20 ml de (CH3)3-Cl de concentration Co = 0,1 mol.l-1 dans l'acétone et on y introduit la cellule conductimétrique. ln σ σ σ On enregistre σ en fonction du temps et les valeurs de y = = f(t) sont données dans le tableau ci-dessous. t(s) y 0-0,34-0,66-0,89-1,13-1,33 Vérifier graphiquement que la cinétique est d ordre 1. En déduire k. Préciser l'unité. i λ io C i

5 ETUDE CINETIQUE DE LA DECOMPOSITION DU COMPLEXE Fe(phen) 3 2+ EN MILIEU ACIDE 1) La molécule de (l,l0)-phénantroline ou phen est un ligand des ions Fe 2+ qui sert d'indicateur coloré dans les dosages rédox, une représentation de cette molécule est donnée ci-dessous: 1) On considère une solution de complexe Fe(phen) 3 2+ de concentration 10-4 mo1.l -1. On y ajoute de l'acide chlorhydrique. 2) On suppose, dans cette question, que l'addition d'acide se fait instantanément, à la date t=0. Dans l'hypothèse d'une réaction d'ordre 1 par rapport au complexe, établir l'expression de la variation de la concentration en complexe en fonction du temps. La constante de vitesse sera notée k. 3) Le suivi de la réaction est effectué par spectrophotométrie, en mesurant l'absorbance d'une solution de complexe à une longueur d'onde à laquelle seul le complexe absorbe On considère une solution de concentrations 8x10-5 mol.l -1 en complexe, et 2 mo1.l -1 en acide chlorhydrique à l'instant t = 0. On mesure l'absorbance A à différents instants la température étant maintenue à 26 C.,. Les valeurs sont rassemblées dans le tableau suivant t (min) A Vérifier que la réaction est bien d'ordre 1 et déterminer la valeur de k à 26 C.