ta3lime
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structure de la matire
05-06-2010

Place dans la classification:
  1. Le germanium appartient la colonne de 6C et la priode de 19K. Dterminer son numro atomique.
  2. Lesquels des atomes suivants, se trouvent dans une mme colonne du tableau priodique:

  1. 3Li ; 4Be ; 7N ; 11Na ; 16S ; 20Ca ; 52Te ; 33As ?
  2. Quel serait le numro atomique de l'lment alcalinoterreux succdant au baryum dont le numro atomique est 56 ?
corrigLe germanium comme le carbone appartiennent la colonne 4 de la classification simplifie ( ou 14 de la classification priodique complte).Le potasium et le germanium appartiennent la 4me priode.
n atomique du germanium : 2 8 18 4 = 32.
Les atomes d'une mme colonne ont le mme nombre d'lectrons externes.lment3Li4Be7N11Na16S20Ca52Te33Asnombre d'lectrons externes12511-2-8=1
16-2-8=6
20-2-8-8=2
52-2-8-18-18=6
33-2-8-18=5
numro atomique de l'lment alcalinoterreux succdant au baryum dont le numro atomique est 56
56 32 = 88 le radium





Vrai faux:
Si la configuration lectronique 1s2 2s2 2p5 3s1 , est celle d'un atome neutre, les affirmations suivantes sont-elles exactes ?
  1. Le numro atomique de cet atome est 10.
  2. L'atome n'est pas dans sa configuration la plus stable.
  3. L'atome doit recevoir de l'nergie pour passer la configuration 1s2 2s2 2p6 .
  4. L'atome contient deux lectrons clibataires.
corrigLe numro atomique de cet atome est 10 : exact.L'atome n'est pas dans sa configuration la plus stable car le niveau n=2 est incomplet alors que le niveau n=3 possde un lectron : exact.
L'atome doit cder de l'nergie pour passer la configuration 1s2 2s2 2p6, la plus stable : donc la proposition est fausse.
L'atome contient deux lectrons clibataires, un lectron 2p et l'lectron 3s : exact.
Choix de rponses:
Associer chacun des cas A, B et C une ou plusieurs caractristiques 1, 2,....7.
A) Deux lments ayant le mme nombre d'lectrons dans leur couche externe...
B) Deux lments dont les lectrons externes appartiennent la mme couche...
C) Deux nuclides ne diffrant que par le nombre de neutrons de leurs noyaux...
1) ont des proprits identiques ; 5) sont dans la mme priode
2) ont des proprits analogues ; 6) sont dans la mme colonne
3) ont des proprits diffrentes ; 7) sont dans la mme case
4) sont dans le mme bloc ( s, p, d, f )
corrigDeux lments ayant le mme nombre d'lectrons dans leur couche externe ont des proprits analogues, sont dans la mme colonne.Deux lments dont les lectrons externes appartiennent la mme couche ont des proprits diffrentes, sont dans la mme priode, sont dans le mme bloc ( s, p, d, f )
Deux nuclides ne diffrant que par le nombre de neutrons de leurs noyaux sont dans la mme case ( isotopes), ont des proprits identiques ( sauf celle lie la masse).
Rayons atomiques et ioniques:
Classer par ordre croissant en justifiant votre rponse:
  1. les rayons atomiques

  1. - 12Mg, 13Al, 20Ca, 55Cs.

  1. - 9F, 19K, 7N, 3Li.

  1. - 13Al, 49In, 9F, 8O, 14Si, 16S.
  2. Les rayons ioniques 12Mg2 , 20Ca2 , 35Br-.
corrigLe rayon atomiquediminue en traversant une priode de gauche droite et augmente en descendant un groupe.L'augmentation de la charge nuclaire en traversant la priode contracte les orbitales lectroniques.
Les ions n'ont pas la mme taille que les atomes, les anions tant plus grands et les cations plus petits, mais ils suivent les mmes tendances priodiques.
13Al ( 143 pm) , 12Mg ( 160 pm) , 20Ca ( 197 pm) , 55Cs( 262 pm).
9F(64 pm) , 7N (75 pm) , 3Li 152 pm), 19K (231 pm).
9F(64 pm), 8O (66 pm) , 16S (104 pm) , 14Si, ( 117 pm), 13Al ( 143 pm), 49In (162 pm).
12Mg2 ( 66 pm), 20Ca2 (99 pm), 35Br-( 196 pm).

Énergie de premire ionisation:
  1. Classer par ordre croissant d'nergie de premire ionisation en justifiant votre rponse:

  1. - 11Na, 19K, 37Rb

  1. - 8O, 10Ne, 11Na , 11Na.
  2. Les nergies de premire ionisation pour les lments suivants de la colonne des alcalins sont:

  1. Li : Ei = 5,4 eV ; Na : Ei = 5,1 eV ; K: Ei = 4,3 eV

  1. - Expliquer cette volution.

  1. - En dduire un ordre pour le caractre rducteur des mtaux correspondant ces lments.

  1. - La raction des mtaux lithium, sodium et potassium sur l'eau tant une raction de rduction, quel est celui qui ragira le plus violemment avec l'eau ?
  2. Les nergies de premire, deuxime et troisime ionisation pour l'lment sodium ( Z = 7 ) sont respectivement :

  1. Ei1 = 5,1 eV ; Ei2 = 47,3 eV ; Ei3 = 71,7 eV. Interprter l'volution de ces valeurs, ainsi que les ordres de grandeur respectifs.
corrigL'nergie de premire ionisation augmente sur une priode de gauche droite : l'augmentation de la charge nuclaire en contracte les orbitales lectroniques. Les lectrons de valence occupent une rgion de plus en plus proche du noyau et seront donc plus difficiles arracher.L'nergie de premire ionisation diminue en descendant un groupe : les orbitales lectroniques s'expandent de plus en plus lorsque le nombre quantique principal n augmente. Les lectrons de valence occupent une rgion de l'espace de plus en plus lointaine du noyau et seront donc plus faciles arracher l'lment.
37Rb (403 kJ/mol) , 19K(418,6 kJ/mol) ,11Na( 496 kJ/mol).
11Na( 496 kJ/mol), 8O(1311 kJ/mol), 10Ne(2080 kJ/mol), 11Na ( dernire couche lectronique complte pour ces deux derniers : il sera trs difficile d'arracher un lectron)
Le caractre rducteur des mtaux Li, Na et K est comparable ( E(Li /Li) =-3 V; E(Na /Na) proche E(K /K) = -2,9 V) ; le potassium, le plus lectropositif, ragit le plus violemment avec l'eau.
Affinit lectronique:
Comparer l'affinit lectronique de l'atome d'oxygne O et de l'anion O-. Prvoir leur signe.
Comparer l'affinit lectronique de l'atome de chlore ( Z = 17 ) et de l'anion S- ( Z = 16 ).
corrigL'affinit lectronique augmente en traversant une priode de gauche droite :L'augmentation systmatique de la charge nuclaire en traversant la priode contracte les orbitales lectroniques. L'nergie de ces orbitales diminue et l'attachement d'un lectron devient plus favorable.L'affinit lectronique varie trs peu en descendant un groupe :

l'augmentation de l'nergie des orbitales lorsque n augmente est compense par l'augmentation de la charge nuclaire ressentie par l'lectron entrant. Ainsi, les anions se forment plus facilement pour les lments de droite du tableau priodique: F-, Cl-, O2-
affinit lectronique O e- --> O- : -146 kJ/mol
affinit lectronique O- e- --> O2- : 856 kJ/mol (affinit lectronique positive ; de lnergie est libre lorsque les couches les plus extrieures sont remplies par ladjonction de deux lectrons supplmentaires)
L'lectroaffinit du chlore est 349 kJ/mol ; l'ion chlorure est stable par rapport l'atome. On obtient la structure de l'argon, avec apparition d'une charge relativement faible, d'o cette stabilit.
affinit lectronique S- e- --> S2- : (affinit lectronique positive ; de lnergie est libre lorsque les couches les plus extrieures sont remplies par ladjonction de deux lectrons supplmentaires)
Électrongativit:
En utilisant le concept d'lectrongativit, prvoir la partie ngative de la molcule ICl.
corrigL'lectrongativit est dfinie comme tant la capacit gnrale d'un lment d'attirer un lectron au sein d'un difice molculairePour le chlore : 3,5 et pour l'iode : 2,5 ( selon Mulliken) ; donc l'atome de chlore reprsente a partie ngative de la molcule ICl.
Électrons et nombres quantiques:
Dans un atome, combien d'lectrons peuvent-ils tre caractriss par les valeurs suivantes d'un ou de plusieurs nombres quantiques ?
a) n = 4
b) n = 3, l = 2
c) n = 4, l = 0, s = 1/2
d) n = 3, s = -1/2
corrign = 4 ; soit 2 n = 32 lectronsn = 3 et l = 2 : 10 lectrons d.
n = 4 et l = 0 et s = 1/2 : un seul lectron s.
n = 3 et s = -1/2 : 18 lectrons au total soit 9 lectrons avec un spin gal -.
Configurations lectroniques:
Donner les configurations lectroniques des atomes ou ions suivants:
26Fe 76Os 18Ar 37Rb 20Ca2 35Br-
Y a-t-il des espces isolectroniques ?
corrig26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s276Os : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s25p65d6 6s2
18Ar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
37Rb : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6
20Ca2 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
35Br- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6
37Rb et 35Br- sont isolectroniques ; 20Ca2 : et 18Ar sont isolectroniques.
Élment inconnu :
L'atome d'un lment Y comporte dans sa reprsentation de Lewis 2 lectrons clibataires et deux doublets d'lectrons. Son nombre quantique principal tant 3,dterminer la structure lectronique complte de Y puis l'identifier.
corrig2 lectrons clibataires et deux doublets d'lectrons : donc 6 lectrons sur la couche lectronique externe, colonne VIn= 3 donc 3me priode :
16S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Configurations lectroniques et reprsentations de Lewis:
Dterminer la configuration lectronique des atomes ou ions suivants dans leur tat fondamental puis en dduire la reprsentation de Lewis correspondante.
Ca ; Be ; Cu ; Na ; S2-.
corrig20Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 : 1 doublet d'lectrons4Be :1s2 2s2 : 1 doublet d'lectrons
29Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2
11Na : 1s2 2s2 2p6 : 4 doublets d'lectrons
16S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 : 4 doublets d'lectrons
Écrire les formules de Lewis des composs suivants et prciser si l'atome central respecte la rgle de l'octet.
BBr3 ; COCl2 ; AlN ; H2O2 ; NH2OH ; CN-.
corrigl'atome de bore dansBBr3 , l'atome d'aluminium dans AlN, l'atome de carbone dans CN- ne respectent pas la rgle de l'octet

Molcule de trioxyde de soufre :
Écrire 3 formules de Lewis possibles pour SO3 (avec 0,1 et 3 doubles liaisons). Calculer les charges formelles sur chaque atome et en dduire la formule la plus probable.
corrigla structure (3) est la plus probable
Lewis - VSEPR:
Donner la notation de Lewis et prvoir la gomtrie des difices suivants:
CO2 , SO2 , CF4 , SF4 et HCN.
corrigCO2, HCN type AX2, linaire
SO2 type AX2E en forme de V
CF4 type AX4, ttradrique
SF4 type AX4E
Gomtrie et angle de liaison:
  1. Prvoir la gomtrie et l'volution des angles de liaison pour les molcules NH3, PH3 et AsH3.
  2. Mme question pour les molcules H2O et H2S.
  3. Comparer les angles de liaison pour les molcules CH4, NH3, H2O.
  4. Comparer les angles de liaison pour les molcules H2CO et Cl2CO.
corrigLes molcules NH3, PH3, AsH3 ( pyramide base triangulaire, type AX3E) ont des atomes centraux de moins en moins lectrongatifs. Les doublets de liaisons occupent de moins en moins de place dans l'espace. On observe une diminution de l'angle au sommet de la pyramide.(107 ; 93,8 et 91,6)
Les doublets non liants, moins confins dans l'espace internuclaire que les doublets liants, occupent un volume moyen plus lev. On interprte ainsi la diminution progressive de l'angle entre les liaisons quand on passe de CH4 NH3 puis H2O.( 109,5 ; 107 ; 104,5)
On peut classer les molcules possdant des liaisons multiples dans les mmes groupes que celles qui possdent des liaisons simples. En revanche le volume occup par les lectrons dans l'espace croit avec l'ordre de liaison. On assiste donc une fermeture de l'angle oppos la liaison multiple. Dans le cas d'un arrangement triangulaire, dans les molcules de H2CO et COCl2, l'angle entre les liaisons simples est infrieur 120.(115,8 et 111,3)
Gomtrie de molcules et d'ions:
Dterminer la gomtrie des molcules et ions suivants (ion central en gras):
PF3Cl2 ; ICl4- ; SFN ; SOCl2; ClF3
corrigSOCl2, type AX3E comme NH3, pyramide base triangulaire

Diagrammes d'orbitales molculaires:
  1. Construire le diagramme des orbitales molculaires des molcules de type A2 ou AB en considrant que les nergies des orbitales atomiques des lments X et Y appartenant tous la deuxime priode de la classification sont identiques.
  2. A l'aide de ce diagramme:

  1. - Comparer les structures lectroniques et les proprits magntiques de N2 , F2 , CO et NO.

  1. - Expliquer en les comparant les longueurs de liaison:molculeN2F2CONOD (Å)1,0971,421,1281,150
corrigLa somme des spins (ou spin total) de la molcule NO nest pas nulle, mais vaut . Cette molcule possde donc un moment magntique (proportionnel au spin total), ce qui confre au corps pur des proprits paramagntiques.L' indice de liaison est dfini de la manire suivante : i = (n-n*)
n : nombre d'lectrons dans les orbitales liantes
n* nombre d'lectrons dans les orbitales non liantes
Plus cet indice est grand, plus l'nergie de la liaison augmente et plus sa longueur diminue.
pour N2, cet indice vaut 3 ; pour F2, cet indice vaut 1.
pour CO, cet indice vaut 3 ; pour NO, cet indice vaut 2,5.

Caractre ionique d'une liaison:
Calculer le caractre ionique partiel pour le cas des molcules LiF et HCl.
LiF: D = 1,55 Å ; = 6,33 D
HCl: D = 1,27 Å ; = 1,08 D
corrigrrMolcule d'iodure d'hydrogne:

Sachant que la molcule d'iodure d'hydrogne est polaire avec un moment dipolaire de 1,27 10-30 C.m, et que la longueur de liaison H-I est 1,61 10-10 m, en dduire les valeurs des charges partielles situes sur les atomes H et I puis le caractre ionique partiel de la liaison.
corrigMoment dipolaire : quand 2 atomes diffrents se regroupent pour former une molcule, il apparat une diffrence d'lectrongativit entre ces atomes. Il y a polarisation de la liaison. Cette polarisation se traduit par l'apparition d'un moment dipolaire de la liaison.Moment dipolaire = charge * distance sparant les 2 atomes = e.d
charge partielle = Moment dipolaire / distance sparant les 2 atomes = 1,27 10-30/ 1,61 10-10 = 7,89 10-21 C
on pose : 1 Debye = 1/3 . 10-29 C.m ; d= 1,61 angström.
Dans notre cas, on obtient un moment dipolaire =1,27 10-30 / (1/3 . 10-29 ) = 0,38 D
Le caractre ionique partiel se dfinit par : moment dipolaire (D)/ 4,8.d ( Angström) =0,38/ (4,8*1,61) =0,048 ou 4,8%
Molcule de chlorure d'hydrogne:
  1. Calculer le moment dipolaire de cette molcule en admettant que la liaison est totalement ionique (0,128 nm , charge lmentaire de 1,6 10-19 C). Le moment dipolaire s'exprime en Debye (D) et 1 D = 3,33 10-30 C.m.
  2. Le moment dipolaire rel est de 1,03 D. Donner en pourcentage le caractre covalent de la liaison.
corrigL'atome de chlore tant plus lectrongatif que l'atome d'hydrogne, la liaison H-Cl est polarise : l'atome de chlore porte une charge partielle ngative.Moment dipolaire = charge * distance sparant les 2 atomes =1,6 10-19 *1,28 10-10 =2,05 10-29 C m
2,05 10-29 /3,33 10-30 = 6,15 D.
Le caractre ionique partiel se dfinit par : moment dipolaire (D)/ 4,8.d ( Angström) =1,03 / (4,8*1,28) =0,168 ou 16,8%

  1. Ecrire la configuration lectronique de l'atome d'iode l'tat fondamental (Z = 53).
  2. Prciser la place de l'lment iode dans la classification priodique. A quelle colonne appartient-il ?

  1. - Donner dans l'ordre le nom des lments de cette colonne ainsi que leur numro atomique.

  1. - Citer une grandeur (caractristique de cette famille) qui volue rgulirement dans cette colonne en prcisant son volution.
  2. Tracer le diagramme des orbitales molculaires pour la molcule de diiode I2 . En dduire l'indice de liaison de cette molcule et ses proprits magntiques.

  1. - Quel est le type de liaison entre les deux atomes ?
  2. La molcule d'iodure d'hydrogne HI prsente un moment dipolaire de 1,27.10-30 C.m et un caractre ionique partiel de 4,8 %. (charge lmentaire: 1,6 . 10-19 C) Expliquer qualitativement ce que cela signifie. En dduire en nm la longueur de la liaison iode - hydrogne.
  3. Peut-on envisager des liaisons hydrognes pour les molcules de HI ?
  4. Tracer le diagramme des orbitales molculaires pour la molcule Ne2 (non: Z = 10) en utilisant le diagramme du 3/. Qu'en dduisez-vous ?
corrig1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2 4d10 5p5.Colonne des Halognes, VII
Fluor (Z=9), Chlore (Z=17), Brome (Z=35), Iode (Z=53)
La ractivit des composs halogns augmente de F vers I. L'lectrongativit diminue de F vers I.
Sur le diagramme des orbitales molculaires, les orbitales 5s2 (sigma S pleine et sigma S* pleine).
Les orbitales 5p5 sont quasiment remplies : px et py pleines (donc 4 lectrons sur orbitales liantes)
SigmaP plein (2 lectrons sur orbitales liantes) ; px* et py* pleines (donc 4 lectrons sur orbitales antiliantes) SigmaP* vide.
Indice de liaison = (nb lectrons orbitales liantes - nb lectrons orbitales anti liantes)/2 = (6-4)/2 = 1.
spin total nul, donc pas de proprits paramagntiques.
Moment dipolaire : quand 2 atomes diffrents se regroupent pour former une molcule, il apparat une diffrence d'lectrongativit entre ces atomes. Il y a polarisation de la liaison. Cette polarisation se traduit par l'apparition d'un moment dipolaire de la liaison.
Moment dipolaire = charge lmentaire * distance sparant les 2 atomes = e.d
Pour simplifier les calculs, on pose : 1 Debye = 1/3 . 10-29 C.m
Dans notre cas, on obtient un moment dipolaire = 0,38 D
Le caractre ionique partiel se dfinit par : moment dipolaire / 4,8.d = 4,8% (dans notre cas). On obtient donc 0,38/4,8.d = 0,048 donc d = 1,64 Angström = 0,164 nm.
Doute sur l'existence de liaisons hydrognes car elles ne se crent que pour H - atome fortement lectrongatif, ce qui n'est pas le cas de I.
Ne = gaz rare donc pour Ne2 toutes les orbitales sont pleines, ce qui conduit dire que l'indice de liaison = 0 donc la molcule Ne2 n'existe pas.


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structure de la matire
02-26-2019

Bonjour Alain

Je voudrais savoir le diamètre des brins d’osier que tu as utilisé pour ta structure

C’est pour faire une barrière vivante de séparation entre deux zones

Merci


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Interactions et cohsion de la matire
Cohsion de la matire molculaire
La matire
Quantit de matire La mole
Structure and Architecture
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