« ATOMES ET MOLECULES »

Numéros atomiques de quelques éléments

Carbone (C) : Z=6 Chlore (Cl) : Z=17 Fluor F : Z=9 Oxygène (O) : Z=8 Phosphore (P) : Z=15 Silicium (Si) : Z=14 Soufre (S) : Z=16 Xénon (Xe) : Z=86

Effets d’écran de Slater

1s	0,3
2s 2p	0,85		0,35
3s 3p	1		0,85		0,35
3d	1		1		1		0,35
4s 4p	1		1		0,85		0,85		0,35
4d	1		1		1		1		1		0,35
4f		1		1		1		1		1		1	0,35
5s 5p		1		1		1		1		0,85		0,85	0,85	0,35
5d		1		1		1		1		1		1	1	1	0,35
5f		1		1		1		1		1		1	1	1	1	0,35
6s 6p		1		1		1		1		1		1	1	0,85	0,85	0,85	0,35
		1s		2s 2p		3s 3p		3d		4s 4p		4d	4f	5s 5p	5d	5f	6s 6p

Quelques valeurs de constantes :

Energie d’ionisation de l’Hydrogène : E₀ = 13,6 eV = 2,18 10^-18 J

Constante de Planck : h = 6,62 10^-34 J.s

Charge de l’électron : e = 1,6 10^{-19 C}

Masse de l'électron : m_e = 9,1 10^{-31 kg}

Nombre d’Avogadro : N = 6,022 10²³ mol^-1

Célérité de la lumière dans le vide : C = 3 10⁸ m.s^-1

Masse du proton : m_p = 1,6725 10^{-27 kg = 1,00718 u.m.a}

Masse du neutron : m_n = 1,6747 10^{-27 kg = 1,00850 u.m.a}

Constante de Rydberg : R_H = 1,096 10⁷ m^-1

Soient les quatre représentations spatiales de molécules suivantes

Question 1 : Quelle est l’affirmation fausse ? (1,5 point)

L’atome central est l’atome souligné.

Proposition A : Le schéma A correspond à la molécule SiF₄

Proposition B  : Le schéma B correspond à la molécule XeF₄

Proposition C : Le schéma C correspond à l’ion moléculaire CO₃^2-

Proposition D  : Le schéma D correspond à la molécule PCl₅

Proposition E : Le schéma B correspond à la molécule XeO₄

Question 2 : Pour l’ion moléculaire CO₃^2-, quelle est l’affirmation exacte ? (1,5 point)

Proposition A : Il existe deux sortes de liaisons CO, deux sont des simples liaisons et une est une double liaison.

Proposition B  : Il existe deux sortes de liaisons CO, deux sont des doubles liaisons et une est une simple liaison.

Proposition C : Les trois liaisons CO sont toutes des liaisons identiques, intermédiaires entre simples liaisons et doubles liaisons

Proposition D  : Les trois liaisons CO sont toutes des liaisons identiques intermédiaires entre doubles liaisons et triples liaisons

Proposition E : Les trois liaisons CO sont toutes des doubles liaisons identiques

Question 3 :  Quelle est l’affirmation exacte : (1,5 point)

Proposition A : Le Phosphore P est plus électronégatif que le Chlore Cl.

Proposition B  : Le Chlore Cl est un atome plus gros que l’atome de Phosphore P.

Proposition C : L’énergie de première ionisation du Chlore Cl est plus importante que celle du Fluor F.

Proposition D  : L’atome de Silicium Si est un atome plus gros que l’atome de Phosphore P.

Proposition E : Le Silicium Si appartient à la colonne 16 de la classification périodique.

MOLECULE C₂ :

Question 4 : (1 point)

On rappelle la formule qui permet le calcul approché des rayons de covalence des atomes en A° (1 A°=10^{-10 m)}

R(A°) = 0,215 n²/Z* + 0,148 n + 0,225

En appliquant cette formule a l’atome de Carbone on trouve :

Proposition A : R_C = 0,473 A°

Proposition B : R_C = 0,573 A°

Proposition C : R_C = 0,786 A°

Proposition D : R_C = 0,873 A°

Proposition E : R_C = 0,936 A°

Question 5 : (1 point)

On rappelle les formules qui permettent le calcul approché à 0,05 A° près des longueurs de liaisons en A° (On choisira celle que l’on préfère pour faire le calcul)

L_AB(A°) = 1,11 (R_A + R_B) – 0,203

L_AB(A°) = 0,239 (n²_A /Z*_A + n²_B /Z*_B) + 0, 164*(n_A + n_B) + 0,297

Double = 0,86 * simple et Triple = 0,78 * simple

En appliquant cette formule aux liaisons Carbone/Carbone on trouve :

Proposition A : L_{CC simple} = 1,33 A° L_{CC double} = 1,40 A° L_{CC triple} = 1,55 A°

Proposition B : L_{CC simple} = 1,62 A° L_{CC double} = 1,58 A° L_{CC triple} = 1,32 A°

Proposition C : L_{CC simple} = 1,88 A° L_{CC double} = 1,38 A° L_{CC triple} = 1,25 A°

Proposition D : L_{CC simple} = 1,54 A° L_{CC double} = 1,32 A° L_{CC triple} = 1,20 A°

Proposition E : L_{CC simple} = 1,92 A° L_{CC double} = 1,65 A° L_{CC triple} = 1,50 A°

Molécule C₂ : Cette molécule est diamagnétique et la longueur expérimentale de la liaison CC est de 1,31 A° (1 A°=10^{-10 m)}

Question 6 : D’après les résultats de la question précédente la liaison CC dans la molécule C₂ paraît être : (1 point)

Proposition A : Très proche de la simple liaison .

Proposition B : Intermédiaire entre CC simple et CC double.

Proposition C : Très proche de la double liaison.

Proposition D : Intermédiaire entre CC double et CC triple.

Proposition E : Très proche de la triple liaison.

Question 7 : Parmi les diagrammes énergétiques des orbitales moléculaires proposés, lequel décrit correctement l’état fondamental de la molécule C₂ ? (1,5 point)

Voici quatre autres représentations spatiales

Question 8 : Quelle est l’affirmation exacte ? (0,5 point)

Proposition A : Le schéma A correspond au type moléculaire AX₄E

Proposition B  : Le schéma B correspond au type moléculaire AX₄E

Proposition C : Le schéma C correspond au type moléculaire AX₃E₂

Proposition D  : Le schéma C correspond au type moléculaire AX₂E₃

Proposition E : Le schéma D correspond au type moléculaire AX₃E₂