SAR du 22 septembre : chimie générale Partie atomistiques Exercice 1 Le soufre appartient à la famille des chalcogènes (la même que l oxygène). Son numéro atomique est Z=16. Il est utilisé pour fabriquer la poudre à canon, des insecticides et des laxatifs (à consommer avec modération). On trouve le soufre principalement sous la forme soufre 32 S. Donnez la composition du noyau d un atome de soufre 32 S. Quelle est la masse molaire d une mole de soufre 32 S? Dans la nature, le soufre se trouve sous 2 formes principales : le soufre 32 S et le soufre 34 S. Donnez la définition des isotopes. Sachant que la masse atomique moyenne du soufre est égale à 32,1g/mol, calculez la répartition des deux isotopes dans le soufre naturel. Exercice 2 Le calcium est un métal qui n existe pas à l état de corps pur dans la nature. Il participe à la formation des os et des dents. Le numéro atomique du calcium est Z=20. Une de ses formes stables est le 40 Ca. 1) En suivant la règle de Klechkowski, donnez la configuration électronique à l état fondamental du 40 Ca. 2) Citez la structure électronique de la couche de valence du 40 Ca. A l aide des cases quantiques, symboliser la couche de valence. Indiquez la famille du Calcium 40 Ca. 3) Quelle est la période du calcium 40 Ca? Pour une valeur n=4, donnez un encadrement du nombre quantique secondaire l. Pour une valeur l=1, donnez un encadrement du nombre quantique magnétique m l. Le carbonate de calcium CaCO 3 se dissocie en présence d eau en anion carbonate CO3 2- et en cation calcium. 4) Donnez la formule brute du cation calcium ainsi que sa configuration électronique. Représentez grâce aux cases quantiques la couche de valence de ce cation. Le numéro atomique de l argent est Z=47. 5) Donnez la configuration électronique de l argent à l état fondamental. A quelle famille appartient-il? 6) Donnez la couche de valence de l argent et indiquez la période de l argent.
Exercice 3 On s intéresse dans cet exercice au gallium. Cet élément chimique a la particularité d avoir un point de fusion proche de la température ambiante et, de ce fait, est utilisé dans les thermomètres à haute température. Il est également employé en imagerie médicale, pour la production d images scintigraphiques. Comparer l énergie d ionisation du Ga 2+ en Ga 3+ et celle de Ga en Ga +. Indiquer comment évolue l énergie d ionisation quand on parcourt le tableau périodique du Bore au Thallium (colonne où se trouve le gallium) et quel est l effet qui prédomine. Justifier. Comment évolue l énergie d ionisation au sein de la période du gallium? Comparer l énergie d ionisation entre le gallium et le zinc. Le gallium possède, sur l échelle de Pauling, une électronégativité de 1.81 ev1/2. Calculer son énergie de résonnance. Données : Z (B) = 5 ; Z (Zn) = 30 ; Z (Ga) = 31 ; EN (F) = 4 ev 1/2 QCM1 Le silicium existe à l état naturel sous les trois formes isotopiques suivantes : : 92 % ; : 5 % ; : 3 % A L isotope possède 29 neutrons et 14 protons B L isotope possède 15 neutrons et 14 protons C La masse atomique de l élément Si est de 28,07 g/mol D La masse atomique de l élément Si est de 28,11 g/mol E Ces trois isotopes n ont pas la même configuration fondamentale QCM2 A Le nombre de spin magnétique total des électrons de à l état fondamental est +1/2 ou -1/2 B Les rayons atomiques des atomes, et sont tels que C Les ions ; et ont le même rayon atomique
D - La configuration électronique de l ion 22 s écrit E La configuration électronique de l atome s écrit QCM3 A Les atomes, et ont le même nombre de couches électroniques. B Les atomes et appartiennent à la famille des alcalins. C Par ordre d électronégativité croissante on a : En ( ) En ( En ( ) D Le gallium possède 3 électrons célibataires et 3 électrons de valence. E Le nombre quantique secondaire l est tel que 0 l n où n est le nombre quantique principal. Exercice 1 Partie liaisons chimiques 1) Après avoir définit la règle de l octet, décrire ce qui permet l hypervalence et pour quelles périodes ces règles s appliquent en général. 2) Expliquer quels phénomènes sont impliqués dans les liaisons covalentes, les liaisons datives, les liaisons ioniques et quelle condition peut permettre ce dernier type de liaison. 3) A propos des interactions de Van der Waals, sont elles attractives ou répulsives, de quel ordre est leur énergie. Citer les 3 types d interaction et les dipôles mis en jeu. Enfin, dire quelle énergie d interaction ne dépend pas de la température. Exercice 2 On sait que la liaison covalente P-Cl polaire possède un caractère ionique partiel de 20 % et un moment dipolaire réel de µréel = 1,63 D. On cherche : 1) la valeur du moment dipolaire ionique en C.m 2) la distance séparant P de Cl en mètre 3) la représentation du moment dipolaire de la liaison P-Cl et la valeur des charges portées par P et Cl en fonction de e Données : e = 1,6 x 10 (-19) C
Exercice 3 Remplir le tableau suivant :) ( un peu de dessin!) Rappel : pour savoir le nombre de de doublets que doit contenir la représentation de Lewis, utiliser la formule du cours : Formule brute Représentation de Lewis Nombre d'atomes reliés à l'atome central X Nombre de doublets non liants reliés à l'atome central E Formule V.S.E.P.R Géométrie de base + forme particulière SO 2 Cl 3 PO H 2 S PH 3 SOF 4
HCN QCM 1 Parmi les affirmations suivantes, lesquelles ne sont pas exactes : A- Les 2 conditions nécessaires pour obtenir des orbitales moléculaires sont d une part que les orbitales atomiques aient une différence d énergie inférieure à 12 mev et un recouvrement nul. B- A partir de deux orbitales atomiques, on obtient une orbitale moléculaire. C- La formule de l indice de liaison Nl est la suivante : Nombred ' électrons des OAliantes Nombred ' électrons des OAantilliant es Nl = 2 D- Plus l indice de liaison augmente, plus l énergie de dissociation augmente. E- Plus l indice de liaison augmente, plus la distance interatomique diminue. QCM 2 Parmi les affirmations sur les liaisons faibles, lesquelles sont exactes : A- Il existe des interactions hydrogènes intermoléculaires au sein d une même molécule. B- Plus la molécule est impliqué dans des liaisons H, plus la température d ébullition et la viscosité sont basses. C- Les interactions de Van Der Walls sont les suivantes : Interactions de London, Interactions de Dubaï et Interactions de Kamasutra. D- Les interactions de London encore appelés energies de dispersion interviennent dans toutes les espèces polaires et apolaires. E- L énergie de London ne depend pas de la température. QCM 3 Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont exactes : A- L énergie de Keesom augmente avec la polarisabilité des molécules. B- Les energies de Keesom, Debye et London dépendent de r, la distance entre les deux molécules impliquées dans l interaction. Elles ont un rapport inversement proportionel avec r.
C- Plus le numéro atomique Z augmente, plus la polarisabilité des molécules augmente. Ainsi I 2 est moins polarisable que Cl 2. D- Plus la température augmente, plus l agitation thermique augmente ce qui diminue les energies d interaction. E- La formule de l interaction de Debye est : Qcm4 E d = -Kd AB. T.. r^6 A propos des formes de lewis suivantes dites lesquelles sont exactes et dites quelles propositions sont exactes A. B. H C - H H C. O O Br O - D. Le pourcentage de caractère ionique %i purement ionique est E. Pour une liaison covalente polaire, on a Qcm5 u e d Parmi les propositions suivantes lesquelles sont exactes : u e.d A. La molécule N 2 O qui est AX 2 est linéaire B. L ion H 3 O est de géométrie bipyramidale trigonale C. Les ions CH 3 et NF 3 sont AX 3 D. BF 3 est de géométrie trigonale plane E. XeOF 4 qui est AX 5E 2 est de géométrie pyramide de base carré