Structure et Polarité
Exercice n°10 P 73 : Deux atomes indentiques dans une même molécule.
1a.
L'atome d'hydrogène est dans la première colonne de la classification périodique des éléments. Il possède un électron sur sa couche externe.
L'atome d'oxygène est situé deux colonnes avant celle des gaz rares, possède $8 \ - \ 2 \ = \ 6$ électrons de valence.
L'atome d'azote est situé trois colonnes avant celle des gaz rares. Il, possède $8 \ - \ 3 \ = \ 5$ électrons de valence.
Leurs représentations de Lewis sont : 
1b.
1c.
Les liaisons entre atomes sont des liaisons covalentes.
2a.
L'atome de chlore est situé une colonne avant celle des gaz rares. Il, possède $8 \ - \ 1 \ = \ 7$ électrons de valence.
2b.
L'atome de brome est situé dans la même colonne que le chlore. Sa représentation de Lewis sera la même.
Exercice n°12 P 73 : Un atome aux liaisons multiple.
1.
• L'atome d'hydrogène étant dans la première colonne de la classification périodique des éléments, il ne possède qu'un électron sur sa couche externe, il ne pourra former qu'un doublet liant.
• L'atome de carbone étant dans la quatorzième colonne de la classification périodique des éléments, il possède quatre électrons sur sa couche externe, il pourra former quatre doublets liants.
• L'atome d'oxygène étant dans la seizième colonne de la classification périodique des éléments, il possède 6 électrons sur sa couche externe, il pourra former deux doublets liants, les autres électrons se répartissent sous la forme de deux doublets non liants.
• L'atome d'azote étant dans la quinzième colonne de la classification périodique des éléments, il possède 5 électrons sur sa couche externe, il pourra former trois doublets liants, les autres électrons se répartissent sous la forme d'un doublet non liant.
• L'atome de chlore étant dans la dix-septième colonne de la classification périodique des éléments, il possède 7 électrons sur sa couche externe, il ne pourra former qu'un doublet liant, les autres électrons se répartissent sous la forme de trois doublets non liants.
2.
| tétrachlorométhane $CCl_4$ | dioxyde de carbone $CO_2$ | cyanure d'hydrogène $HCN$ |
 |
 |
 |
3.
Les liaisons entre atomes sont des liaisons covalentes. Il s'agit de liaisons simples, doubles ou triples.
Exercice n°15 P 73 : Ions dérivés de l'eau.
1.
Pour l'hydrogène (Z = 1), la répartition électronique est : $1s^{ \ 1}$
Pour l'oxygène (Z = 8), la répartition électronique est : $1s^{ \ 2} \ 2s^{ \ 2} \ 2p^{ \ 4} $
Leurs représentations de Lewis sont :
La représentation de Lewis de l'eau est :
2a.
L'atome d'oxygène a cédé un électron pour former la liaison avec un atome d'hydroène, d'où la charge positive.
2b.
L'atome d'oxygène a capté un électron pour former un doublet non liant, d'où la charge positive.
Exercice n°17 P 74 : Représentation 3D de molécule.
| Nom et formule de la molécule | Représentation 3D | Adjectif |
| Méthane : $CH_4$ |  |
Tétraédrique. |
| Ammoniac : $NH_3$ |  |
Tétraédrique |
| Eau : $H_2O$ |  |
Tétraédrique |
| Dioxyde de carbone : $CO_2$ |  |
Linéaire |
| Méthanal : $CH_2O$ |  |
Plane |
Exercice n°19 P 74 : Géométrie des molécules.
1 : Silane $SiH_4$.
Le numéro atomique du silicium est $Z \ = \ 14$, sa répartition électronique : $1s^{ \ 2} \ 2s^{ \ 2} \ 2p^{ \ 6} \ 3s^{ \ 2} \ 3p^{ \ 2}$.
Il possède 4 électrons de valence.
L'hydrogène ne posséde qu'un électron de valence.
Ils s'assembleront selon 4 liaisons covalentes.
La géométrie sera tétraédrique.
2 : Phosphane $PH_3$.
Le numéro atomique du silicium est $Z \ = \ 15$, sa répartition électronique : $1s^{ \ 2} \ 2s^{ \ 2} \ 2p^{ \ 6} \ 3s^{ \ 2} \ 3p^{ \ 3}$.
Il possède 5 électrons de valence.
L'hydrogène ne posséde qu'un électron de valence.
Il se formera 3 liaisons covalentes. Les deux électrons restant se lieront pour former un doublet non liant.
L$ 3 \ + \ 1 \ = \ 4 $. La géométrie sera tétraédrique.
3 : Sulfure d'hydrogène $SH_2$.
Le numéro atomique du soufre est $Z \ = \ 16$, sa répartition électronique : $1s^{ \ 2} \ 2s^{ \ 2} \ 2p^{ \ 6} \ 3s^{ \ 2} \ 3p^{ \ 4}$.
Il possède 6 électrons de valence.
L'hydrogène ne posséde qu'un électron de valence.
Ils s'assembleront selon 2 liaisons covalentes. Les atomes restants se lieront selon deux doublets non liants.
$2 \ + \ 2 \ = \ 4$. La géométrie sera tétraédrique.
Exercice n°22 P 74 : Nettoyant écologique.
1.
Le numéro atomique de l'oxygène est $Z \ = \ 8$, sa répartition électronique : $1s^{ \ 2} \ 2s^{ \ 2} \ 2p^{ \ 4}$. Il possède 4 électrons de valence.
Le numéro atomique de l'oxygène est $Z \ = \ 6$, sa répartition électronique : $1s^{ \ 2} \ 2s^{ \ 2} \ 2p^{ \ 6}$. Il possède 4 électrons de valence.
On en déduit :
 |
 |
|
et : |
 |
2.
L'atome de carbone est lié à trois autres atomes, sans doublets non liants. $ \ + \ 0 \ = \ 3$.
La géométrie autour de cet atome est donc triangulaire.
3.
Exercice n°24 P 75 : Liaisons polaires ou apolaires.
On donne le tableau d'électronéganité :
| Elément | $H$ | $C$ | $N$ | $O$ | $Cl$ |
| Electronégativité | 2,2 | 2,55 | 3,04 | 3,44 | 3,16 |
1.
De l'échelle précédente, on en déduit que :
La liaison $C \ - \ C$ est apolaire. Les autres liaisons sont polaires.
2.
|
$\stackrel{\delta -}{C} \ - \ \stackrel{\delta +}{H}$ |
$\stackrel{\delta +}{C} \ - \ \stackrel{\delta -}{O}$ |
$\stackrel{\delta +}{C} \ - \ \stackrel{\delta -}{Cl}$ |
$\stackrel{\delta +}{C} \ - \ \stackrel{\delta -}{N}$ |
$\stackrel{\delta +}{H} \ - \ \stackrel{\delta -}{Cl}$ |
Exercice n°26 P 75 : Molécule polaire ou apolaire ?
|
Méthane : $CH_4$ |
Ammoniac : $NH_3$ |
Eau : $H_2O$ |
 |
 |
 |
1a.La molécule de méthane comporte 4 liaisons covalentes : $ C \ - \ H$
La molécule d'ammoniac comporte 3 liaisons covalentes : $ N \ - \ H$
La molécule d'eau comporte 2 liaisons covalentes : $ O \ - \ H$
1b.On rappelle les électronégativité des éléments présents : $\chi (H) = 2,20 \ , \chi (C) = 2,55 \ \chi (N) = 3,04 \ \chi (O) = 3,44 $
Pour le méthane, la différence d'électronégativité : $\Delta \chi = 0,25 \ < \ 0,4$. La liaison est covalente apolaire.
Pour l'ammoniac, la différence d'électronégativité : $0,4 \ < \ \Delta \chi = 0,84 \ < \ 1,7$. La liaison est covalente polaire.
Pour l'eau, la différence d'électronégativité : $0,4 \ < \ \Delta \chi = 1,24 \ < \ 1,7$. La liaison est covalente polaire.
2.a, b, c.
|
$NH_3$ |
 |
La charge partielle négative $G^{ \ -}$ est située sur l'atome d'azote, au centre du tétraèdre. La charge partielle positive $G^{ \ +}$ est située au centre de la base délimitée par les atomes d'hydrogène (cetre gravité du triangle équilatéral). La charge partielle globale $G$ est située entre $G^{ \ -}$ et $G^{ \ +}$ Il en résulte un moment dipolaire $\overrightarrow D$ appliqué en G dans la direction $(G^{+}G^{ \ -})$ La molécule est polaire. |
|
$H_2O$ |
 |
La charge partielle négative $G^{ \ -}$ est située sur l'atome d'oxygène, au centre du tétraèdre. La charge partielle positive $G^{ \ +}$ est située au milieu du segment délimité par les deux atomes d'hydrogène. La charge partielle globale $G$ est située entre $G^{ \ -}$ et $G^{ \ +}$ Il en résulte un moment dipolaire $\overrightarrow D$ appliqué en $G$ dans la direction $(G^{+}G^{ \ -})$ La molécule est polaire. |
Exercice n°28 P 75 : Solvant polaire ou apolaire ?
On rappelle le tableau d'électronéganité :
| Elément | $H$ | $C$ | $N$ | $O$ | $Cl$ |
| Electronégativité | 2,2 | 2,55 | 3,04 | 3,44 | 3,16 |
|
Cyclohexane $C_6H_{12}$ |
Ethanol $C_2H_6O$ |
Acétone $C_3H_6O$ |
 |
 ; |
 |
1a. Les liaisons covalentes : $ C \ - \ H$; $ C \ - \ C$; $ C \ - \ O$; $ C \ = \ O$ et $ O \ - \ H$
1b. Différences d'électronégativité dans les liaisons :
|
Liaison : |
$C-H$ |
$C-O \ ; \ C = O$ |
$O-H$ |
$C-C$ |
|
$\Delta \ \chi$ |
$0,35$ |
$0,99$ |
$1,24$ |
$0$ |
|
Polarité |
Apolaire |
Polaire |
Polaire |
Apolaire |
2a,b.
|
Ethanol |
Acétone |
 |
 |
|
La charge partielle négative est située sur l'atome d'oxygène. Deux charges partielles positives sont siutées sur l'atome d'hydrogène et l'atome de carbone reliés à l'atome d'oxygène. |
La charge partielle négative est située sur l'atome d'oxygène. La charge partielle positive est située sur l'atome de carbone. |
|
Le barycentre des charges partielles négatives est localisé sur l'atome d'oxygène. Le barycentre des charges partielles positives est localisé sur entre l'atome d'hydrogène et l'atome de carbone. Le barycentre des charges se situe entre ces deux barycentres. |
Le barycentre des charges partielles négatives est localisé sur l'atome d'oxygène. Le barycentre des charges partielles positives est localisé sur l'atome de carbone. Le barycentre des charges se situe entre ces deux barycentres. |
2c.Dans les deux cas, le barycentre des charges partielles positives et celui es charges partielles négatives n'étant pas situés au même endroit, in en résulte un moment dipolaire, et les deux molécules sont polaires.
Exercice n°30P76 : Schéma de Lewis de l'analine.
Un extrait de la classification périodique :
1,2.Le carbone $C$ se trouve dans la 14ème colonne, il possède 4 électrons de valence. Ces quatre atomes sont "libres", il permettront de former 4 doublets liants.
L'hydrogène $H$, dans la 1ère colonne, possède 1 électron de valence. Cet électron libre permettra de de former une liason covalente.
L'azote $N$, dans la 15ème colonne, possède 5 électrons de valence. Il s'organisent sous la forme d'un doublet non liant et de trois électrons libres qui permettront de former 3 liaisons covalentes.
L'oxygène $O$, dans la 16ème colonne, possède 6 électrons de valence. Il s'organisent sous la forme de deux doublets non liants et de deux électrons libres qui permettront de former 2 liaisons covalentes
1. Le carbone $C$ se trouve dans la 14ème colonne, il possède 4 électrons de valence.
3.
| $\alpha - alanine$ | $\beta - alanine$ |
 |
 |
Exercice n°36P78 : Fermentation d'un yaourt.
1. Schéma de Lewis :
2a. Géométrie :
L'atome de carbone en bout de chaîne est entouré de quatre doublets liants : géométrie tétraédrique.
L'autre atome de carbone est entouré de trois voisins : géométrie plane.
2b. A l'aide d'un logiciel :
3. Polarité :
Les électronégativités du carbone et d'oxygène sont : $\chi \left ( C \right ) = 2,55 \ et \ \chi \left ( O \right ) = 3,44$.
La diférence d'électronégativité $\Delta \chi = 0,99$ permet d'établir que la molécule est polaire.
Exercice n°38P79 : Cyanure d'hydrogène.
1a,b.
 |
 |
 |
|
Facilement infalammable. |
Toxique. |
Dangereux pour l'environnement |
Phrases :
$\bullet$ H224 : Liquide et vapeurs extrêmement inflammables.
$\bullet$ H300 : Mortel en cas d’ingestion.
$\bullet$ H310 : Mortel par contact cutané.
$\bullet$ H310 : Mortel par inhalation.
$\bullet$ H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets néfastes à long terme
2a.Un mot du genre "toxique", ou "poison".
2b.Il devait avoir envie de s'en servir pour tuer quelqu'un ou se suicider....
3. 
4.L'atome de carbone n'est entouré que deux voisins. Sa structure est linéaire
5.La différence d'électronégativité (voir valeurs données dans les exercices) permet d'affirmer qua la molécule est polaire.
Exercice n°38P79 : Cyanure d'hydrogène.
1.
2.
 |
 |
 |
|
$pH \ < \ 2,6$ |
$2,6 \ < \ pH \ < \ 9,2$ |
$pH \ > \ 9,2$ |
|
Cation |
Zwitterion |
Anion |
|
$\bullet$ L'atome d'azote est lié à quatre voisins : géométrie tétraédrique. $\bullet$ L'atome d'azote est lié à trois voisins : géométrie plane. |
$\bullet$ L'atome d'azote est lié à quatre voisins : géométrie tétraédrique. $\bullet$ L'atome d'azote est lié à trois voisins : géométrie plane. |
$\bullet$ L'atome d'azote est lié à trois voisins et porte un doublet non liant : géométrie tétraédrique. $\bullet$ L'atome d'azote est lié à trois voisins : géométrie plane. |
Ajouter un commentaire