JUIN 2000 – Deuxième Période – Chimie théorique – Atomistique

SUJET

1) Question de cours :

Décrire la molécule d’acéthylène (ou éthyne) de formule C₂H₂ dans le modèle de Lewis. En déduire la géométrie par la méthode R.P.E.C.V. Décrire ensuite cette molécule dans le modèle quantique

(géométrie- hybridation – formation des liaisons…)

2) Exercice :

La molécule ClO₂ (dioxyde de chlore) possède un électron célibataire et est donc un radical peu stable. Elle donne facilement un cation ClO₂⁺ et un anion ClO₂^- . 

L’étude expérimentale de cette molécule montre que l’angle OClO est de 118,5 °

1) Donner un schéma de Lewis de la molécule ClO₂

1-a) Pour lequel l’électron célibataire sera attribué à l’atome de Chlore (structure A).

1-b) Pour lequel l’électron célibataire sera attribué à l’atome d’Oxygène (Structure B).

2) Montrer que la méthode de Gillespie permet de prévoir facilement la géométrie associée à une de ces deux structures alors qu’il est beaucoup plus difficile de prévoir la géométrie associée à l’autre.

Décrire la géométrie moléculaire pour la structure qui ne pose pas de problèmes.

3) Donner les schémas de Lewis des deux ions et prévoir leur géométrie moléculaire.

4) La géométrie de l’ion Chlorite ClO₂^- a été étudiée expérimentalement.

L’angle OClO trouvé expérimentalement est de 110 °, la longueur des liaisons Cl -O est de 1,55 A°

Justifier ces valeurs expérimentales.

On donne les valeurs calculées des liaisons Cl-O (en A°) :

Simple 1,67 – Double 1,44 – Triple 1,30

Montrer que la valeur de l’angle OClO dans la molécule ClO₂ (118,5°) est simplement justifiable a partir des résultats de la question 3).

6) Montrer qu’une seule des deux structures A ou B permet d’obtenir l’angle réellement observé.

7) On rappelle la formule de Hanay-Smith permettant le calcul approximatif du pourcentage d'ionicité des liaisons : %I_AB = 16 DX + 3,5 (DX)² , on donne les électronégativité de Pauling pour Cl et O :

X_Cl = 3,16 et X_o = 3,44. On demande d'évaluer le moment dipolaire de la liaison simple Cl-O.