SUJET DE CHIMIE THEORIQUE-ATOMISTIQUE
SESSION DE JUIN 99 – Deuxième période
LES MOLECULES
COMPOSES DE L’AZOTE ET DU CARBONE
DONNEES :
On rappelle la formule empirique permettant le calcul approché des longueurs de liaisons (en A°) à partir des rayons de covalence calculés des atomes :
Liaison simple : LAB = 1,11 (RA + RB ) - 0,203
Liaison double : 86% de la simple
Liaison triple : 78% de la simple
On donne les rayons de covalence calculés pour C, N et H :
RC = 0,7856 A° - RN = 0,7415 A° - RH = 0,346 A°
Le composé le plus simple entre l’azote et le carbone est le composé de formule CN.
Ce composé est très instable mais a néanmoins été détecté dans l’espace interstellaire et dans l’atmosphère de certaines comètes. Les données expérimentales concernant ce composé montre que la longueur de la liaison CN est de 1,1718 A°.
1) Utilisation du modèle de Lewis
1-1)
1-2) Proposez pour ce composé deux structures de Lewis différentes dans lesquelles on attribuera l’électron célibataire à l’atome d’Azote (structure A) ou à l’atome de Carbone (structure B).
On se limitera aux seules formes mésomères NON-CHARGEES
A partir du radical CN on peut obtenir un composé hydrogéné de formule brute NCH (éléments classés dans l'ordre alphabétique de leur nom).
1-3) Proposer deux structures de Lewis A’ (dérivant directement de A) et B’ (dérivant directement de B) pour ce composé hydrogéné.
1-4) Prévoir la géométrie moléculaire, les angles et les longueurs des liaisons pour les deux structures A’ et B’.
Il existe bien un composé stable de formule NCH. Ce composé est nommé acide cyanhydrique et est un gaz extrêmement toxique et mortel même à très faibles doses. La détermination expérimentale de la géométrie de ce composé montre qu’il s’agit d’une molécule linéaire contenant deux liaisons différentes de longueurs respectives : 1,0657 A° et 1,1530 A°.
1-5) Quelle structure A’ ou B’ vous semble convenir pour ce composé ?
Attribuer les deux longueurs de liaisons expérimentales.
1-6) En déduire la structure de Lewis probable (structure A ou structure B) du radical CN.
2) Utilisation du modèle C.L.O.A
2-1) Donnez un diagramme qualitatif des orbitales moléculaires du composé CN.
On supposera qu’il y a interactions sp.
2-2) Calculer l’indice de liaison.
2-3) Justifiez la longueur de liaison (1,1718 A°) observée expérimentalement .
2-4) On peut obtenir deux ions différents à partir du composé CN : un anion CN- et un cation CN+.
Classer en justifiant votre réponse ces trois espèces (CN, CN+ et CN-) selon l’ordre croissant de :