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Page 1 sur 9 ATOMES ET MOLÉCULES EXERCICES Chapitre 1 1 MASSE MOLAIRE DU NICKEL L’élément nickel, de symbole Ni, a pour numéro atomique = 28. Il existe cinq isotopes connus du nickel, dont on rassemble les abondances naturelles dans le tableau suivant (en % de noyaux rencontrés) : Isotope Abondance (%) Ni 68,1 Ni 26,2 Ni 1,1 Ni 3,6 Ni 0,9 1) Rappeler la définition du terme : isotope. 2) Dans la notation X / , comment nomme-t-on le nombre ? Justifier cette appellation. 3) Sous forme d’un tableau, indiquer le nombre de protons, le nombre de neutrons et la masse molaire en g⋅mol 78 de chaque isotope du nickel. 4) Calculer la masse molaire du nickel naturel. 2 SPECTROSCOPIE DÉMISSION DE LATOME DHYDROGÈNE Lorsqu’on analyse la lumière émise par un tube de Geissler contenant du dihydrogène, on observe à l’œil nu un spectre constitué de quatre raies (voir document de cours). 1) Schématiser le dispositif expérimental permettant d’observer ce spectre et en rappeler brièvement le principe de fonctionnement. 2) Rappeler la formule donnant l’énergie que peut prendre l’électron dans un atome d’hydrogène, en introduisant le nombre quantique . Schématiser le diagramme des niveaux d’énergie correspondant. Qu’appelle-t-on le niveau fondamental ? un niveau excité ? le niveau d’ionisation (pris conventionnellement pour origine de l’énergie) ? On souhaite attribuer les quatre raies observées par l’œil aux transitions d’émission correspondantes. 3) Donner un encadrement des longueurs d’onde des raies d’émission pouvant être émises par un atome d’hydrogène excité se relaxant vers son état fondamental. Bien justifier, en schématisant les transitions limite sur le diagramme de la question 2. À quel domaine spectral appartiennent ces longueurs d’onde ? L’œil humain peut-il les observer ? 4) Montrer que toutes les raies d’émission arrivant sur un niveau ≥3 ne peuvent être perçues par l’œil humain. 5) En déduire vers quel niveau les atomes d’hydrogène émettant les raies observables se sont relaxés. L’ensemble des transitions d’émission arrivant sur ce niveau est appelé la série de

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ATOMESETMOLÉCULES

EXERCICESChapitre1

1 MASSEMOLAIREDUNICKELL’élémentnickel,desymboleNi,apournuméroatomique𝑍 = 28.Ilexistecinqisotopesconnusdunickel,dontonrassemblelesabondancesnaturellesdansletableausuivant(en%denoyauxrencontrés):

Isotope Abondance(%)Ni𝟓𝟖 68,1Ni𝟔𝟎 26,2Ni𝟔𝟏 1,1Ni𝟔𝟐 3,6Ni𝟔𝟒 0,9

1) Rappelerladéfinitionduterme:isotope.2) Danslanotation X/ ,commentnomme-t-onlenombre𝐴?Justifiercetteappellation.3) Sousformed’untableau,indiquerlenombredeprotons,lenombredeneutronsetlamasse

molaireeng⋅mol78dechaqueisotopedunickel.4) Calculerlamassemolairedunickelnaturel.

2 SPECTROSCOPIED’ÉMISSIONDEL’ATOMED’HYDROGÈNELorsqu’onanalyselalumièreémiseparuntubedeGeisslercontenantdudihydrogène,onobserveàl’œilnuunspectreconstituédequatreraies(voirdocumentdecours).

1) Schématiserledispositifexpérimentalpermettantd’observercespectreetenrappelerbrièvementleprincipedefonctionnement.

2) Rappelerlaformuledonnantl’énergiequepeutprendrel’électrondansunatomed’hydrogène,enintroduisantlenombrequantique𝑛.Schématiserlediagrammedesniveauxd’énergiecorrespondant.Qu’appelle-t-onleniveaufondamental?unniveauexcité?leniveaud’ionisation(prisconventionnellementpouroriginedel’énergie)?

Onsouhaiteattribuerlesquatreraiesobservéesparl’œilauxtransitionsd’émissioncorrespondantes.

3) Donnerunencadrementdeslongueursd’ondedesraiesd’émissionpouvantêtreémisesparunatomed’hydrogèneexcitéserelaxantverssonétatfondamental.Bienjustifier,enschématisantlestransitionslimitesurlediagrammedelaquestion2.Àqueldomainespectralappartiennentceslongueursd’onde?L’œilhumainpeut-illesobserver?

4) Montrerquetouteslesraiesd’émissionarrivantsurunniveau𝑛 ≥ 3nepeuventêtreperçuesparl’œilhumain.

5) Endéduireversquelniveau𝑛lesatomesd’hydrogèneémettantlesraiesobservablessesontrelaxés.L’ensembledestransitionsd’émissionarrivantsurceniveau𝑛estappelélasériede

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raiesdeBalmer.Calculerlalongueurd’ondelaplusgrandeparmitouteslesraiesd’émissiondecettesérie.Identifiercetteraiesurlespectreexpérimental.

6) Attribueralorsàquellestransitionscorrespondentlesquatreraiesobservablesparl’œilhumaindanslespectredel’atomed’hydrogène.

7) Sionvoulaitprendreunclichédel’ensembledesraiesd’émissiondelasériedeBalmer,àqueldomainespectraldevraitêtresensiblelecapteuroulaplaquephotographique?Donnerl’allureduspectrequel’onobserveraitetdonnerleslongueursd’ondedesraieslimites.

Données:constantedePlanck:ℎ = 6,626 ⋅ 107ABJ⋅s;vitessedelalumièredanslevide:𝑐 = 2,998 ⋅10Gm⋅s78;chargeélémentaire:𝑒 = 1,602 ⋅ 1078IC;énergied’ionisationdeH:𝐴 = 13,60eV

3 EXCITATION-DÉSEXCITATIONDesnuagespeudensesd’atomespeuventsetrouverdanslemilieuinterstellaire.L’analysespectraledelalumièrequiatraversédetelsnuagespeutnousrenseignersurleurcompositioncarchaqueélémentaunspectred’absorptioncaractéristique.

Unnuagepeudensed’atomesd’hydrogèneestéclairéparunrayonnementUVpolychromatiquecontinu,refermanttoutesleslongueursd’ondesdansunintervalle𝜆 ∈ 96; 100nm .

L’analysedurayonnementissudelatraverséedecenuagemontreuneforteabsorptiond’uneuniquelongueurd’ondedurayonnementd’origine,alorsquelerestedel’intervallespectraln’apassubid’absorption.

1) Déterminerquellelongueurd’ondeaétéabsorbéeparlesatomesd’hydrogène.2) Dansquelniveaud’énergie𝑛setrouventlesatomesd’hydrogèneainsiexcités?Quelleestla

dégénérescencedeceniveau(nombred’étatsquantiques𝑛, ℓ,𝑚ℓpossibles)?3) Quellessontleslongueursd’ondedesdifférentesradiationsquepeuventémettrecesatomes

lorsqu’ilssedésexcitent?

Données:constantedePlanck:ℎ = 6,626 ⋅ 107ABJ⋅s;vitessedelalumièredanslevide:𝑐 = 2,998 ⋅10Gm⋅s78;chargeélémentaire:𝑒 = 1,602 ⋅ 1078IC;énergied’ionisationdeH:𝐴 = 13,60eV

4 NOMBRESQUANTIQUES1) Parmilesquadrupletsdenombresquantiques 𝑛, ℓ,𝑚ℓ,𝑚S ci-dessous,quelssontceuxquine

peuventpasdécrirel’étatd’unélectrondansunatome?Justifier.

2,2,2, + 8U; 3,2,1, + 8

U; 4,0, −1, − 8

U; 5,3, −2, + 8

U; 8,4, −4, − 8

U

Pourceuxquisontpossibles,indiquerlesymboledel’orbitaleatomiquecorrespondante(𝑛𝑠,𝑛𝑝…).

2) SoitunatomeXinconnu.Onconsidèreunélectrondecetatome,dansunétatquantiquedéfinipar𝑛 = 4et𝑚ℓ = 2.Lesaffirmationssuivantessont-ellesexactes?a) Cetélectronpeutposséderunnombreℓ = 5.b) Cetélectronpeutsetrouverdansuneorbitale𝑑.c) Cetélectronsetrouvenécessairementdansuneorbitale𝑑.d) Cetélectronpeutsetrouverdansl’orbitale4𝑝.e) Cetélectronpeutprésenterunnombrequantiquedespin𝑚S = − 8

U.

5 CONFIGURATIONSÉLECTRONIQUES1) Parmilesconfigurationsélectroniquessuivantesd’atomesneutres,quellessontcellesqui

correspondentàunétatexcité,cellesquicorrespondentàunétatfondamental,cellesquisontimpossibles?Justifier.a) 1𝑠82𝑠U2𝑝\

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b) 1𝑠U2𝑠U2𝑝\3𝑠U3𝑝\3𝑑G4𝑠Uc) 1𝑠U2𝑠U2𝑝\3𝑠U3𝑝\3𝑑8]3𝑓84𝑠Ud) 1𝑠82𝑠U2𝑝\3𝑠U3𝑝\4𝑠U4𝑝8e) 1𝑠U2𝑠U2𝑝\3𝑠U3𝑝\3𝑑If) 1𝑠U2𝑠A2𝑝A

2) Donnerlaconfigurationélectroniquedesatomessuivantsdansleurétatfondamental,puisdéterminerlenombred’électronscélibatairesqu’ilspossèdent:phosphore P8` ;vanadium VUA ;iode I`A ;samarium Sm\U ;mercure HgG] .

3) Danslebloc𝑑dutableaupériodique,ondistinguequelquesexceptionsàlarègledeKlechkowski.Unepremièreanomalieconcernelesélémentschrome(𝑍 = 24)etmolybdène(𝑍 = 42);uneautrelesélémentscuivre(𝑍 = 29),argent(𝑍 = 47)etor(𝑍 = 79).Desrésultatsexpérimentauxmontrentquelechromeetlemolybdènepossèdentsixélectronscélibataires.Quantaucuivre,àl’argentetàl’or,cesatomespossèdentununiqueélectroncélibataire,quinepossèdepasdemomentcinétiqueorbital(sonnombrequantiqueazimutalvautℓ = 0).a) Écrirelaconfigurationélectroniquedecesatomes,quel’onpourraitprévoirpar

applicationstrictedesrèglesderemplissageusuelles.Donnerlenombred’électronscélibatairesprévisibles,ainsiqueleurnombrequantiqueazimutal.

b) Enutilisantlesrésultatsexpérimentauxmentionnésci-dessus,modifierlesconfigurationsélectroniquesobtenuesàlaquestiona)pourobtenirlaconfigurationcorrectedecesélémentsdansleurétatfondamental.Indication:unseulélectronestàdéplacer,entrelesorbitaleslesplushautesenénergiequisetrouventêtre,danslecasdeceséléments,pratiquementdégénérées.

Chapitre2

6 CONFIGURATIONSÉLECTRONIQUESETCLASSIFICATIONPÉRIODIQUE1) Pourlesconfigurationsquinesontpasimpossiblesdanslaquestion1)del’exerciceprécédent,

localiserl’élémentcorrespondantdansletableaupériodique(période𝑝etcolonne𝑐)enjustifiant.Laquelledesconfigurationsélectroniquesproposéespourraitêtrelaconfigurationélectroniqued’uncationdanssonétatfondamental,maispasd’unatomeneutredanssonétatfondamental?

2) Localiserlesélémentsdelaquestion2)del’exerciceprécédentdansletableaupériodique(numérodeligne,numérodecolonne)enjustifiant.Préciserquelssontlesélectronsdecœuretlesélectronsdevalencedanschaquecas.

3) Enutilisantlesrésultatsdelaquestion3)del’exerciceprécédent,retrouverdansquelblocetdansquellescolonnesdutableaupériodiqueseregroupentcesexceptionsàlarègledeKlechkowski.Unétudiantaécrit:«Laconfigurationélectroniqueduchromedanssonétatfondamentalseterminepar3𝑑`.Onendéduitquelechromesesituedansla5èmecolonnedubloc𝑑,doncdanslacolonnen°7delaclassificationpériodique.»Retrouverl’erreurcommiseparcetétudiant.Quelestlenuméroatomiquedel’élémentréellementsituéencolonnen°7,danslamêmepériodequelechrome(ils’agitdumanganèse,desymboleMn)?

7 QUELQUESQUESTIONSAUTOURDUTABLEAUPÉRIODIQUE1) Sachantquelepolonium(Po)appartientàlacolonnen°16etàlasixièmepériode,quelestson

numéroatomique?2) Lepalladium(Pd)estsituésouslenickel(Ni,𝑍 = 28)dansletableaupériodique.Endéduireson

numéroatomique.3) Quelestl’ionlepluscourantissudurubidium(Rb,𝑍 = 37)?4) Quelestlenuméroatomiquedel’élémentalcalino-terreuxsuccédantaubaryum(Ba,𝑍 = 56)?

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5) Quelseraitlenuméroatomiquedupremierélémentd’unéventuelbloc𝑔?Combiendecolonnescomporteraitcebloc?Oùfaudrait-illesituerdansletableaupériodique?Pourquoinefigure-t-ilsuraucuneclassificationpériodique?

6) Danscertainesclassificationspériodiquesanciennes,l’organisationétaittellequelesélémentsZn(𝑍 = 30),Cd(𝑍 = 48)etHg(𝑍 = 80)étaientsituésrespectivementen-dessousdesélémentsCa(𝑍 = 20),Sr(𝑍 = 38)etBa(𝑍 = 56).Commentpeut-onjustifier,aumoinspartiellement,leregroupementdecesélémentsdansdemêmescolonnes?

8 LESOUFREETLECINABRELesoufreestconnudepuisl’antiquité,caronpeutletrouveràl’étatnatifauvoisinagedeszonesvolcaniques.C’estverslafindesannées1770qu’AntoineLavoisierattribueausoufrelestatutd’élémentchimique.Lecorpssimpleseprésentesousdenombreusesformesselonsonmoded’obtention:cristauxouaiguillesjaunepâle,poudrejaunemat(fleurdesoufre)…

Lenuméroatomiquedusoufreest𝑍 = 16.

1) Déterminerlapositiondusoufredansletableaupériodique(numérodeligne,numérodecolonne).

2) Combienunatomedesoufreadmet-ild’électronscélibataires?d’électronsdevalence?3) Quelestlenuméroatomiquedel’élémentsituéjusteau-dessusdusoufredanslaclassification?

Quelestcetélément?Comparersonélectronégativitéàcelledusoufre.4) Parmilesélémentssoufre,chloreetargon,l’und’euxn’apasdevaleurd’électronégativitéde

Paulingconnue,lequel?Pourlesautresonrelèvelesvaleurs2,58et3,16.Attribueràchaqueélémentsonélectronégativité.

Lecinabre

Lecinabreestunminérald’originevolcaniquedeformuleHgS,seprésentantsouslaformedecristauxrougevif.Ils’agitdumineraidemercureleplusimportant.

Onrappellequelemercure(Hg)faitpartiedubloc𝑑delaclassificationpériodiquedeséléments.

5) Sionadmetlaliaisonchimiquecommeionique,quelssontlesionsconstituantlecinabreHgS?Pourrépondreàcettequestion,onindiquequel’iondusoufrepossèdeuneconfigurationélectroniqueidentiqueàcelledugaznobledeplusprochenuméroatomique,maiscen’estpaslecaspourlemercure.

6) Combienlebloc𝑑comporte-t-ildecolonnes?Justifiercenombredecolonnesenintroduisantlesnombresquantiquesappropriés.

7) Sachantquel’iondumercureidentifiéàlaquestion6)necomporteaucunélectroncélibatairedanssaconfigurationélectronique,endéduiredansquellecolonnedutableaupériodiquesesituelemercure.

8) Sachantquelemercureestsituédansla6èmepériodedelaclassification,déterminerlenuméroatomiquedumercure.

9 PROPRIÉTÉSCHIMIQUES1) Écrirel’équationchimiquedelaréactiondecombustiondupotassium K8I dansledioxygène.

Écrirel’équationchimiquedeladissolutiondel’oxydedansl’eau.2) Pourquoilepotassiumdoit-ilêtreconservéàl’abridetoutetraced’humidité?Justifierla

réponse;écrirel’équationchimiquedelaréactionquel’onveutéviter.3) Legermanium GeAU estunmétalloïde.Rappelercequecelasignifie.Legermaniumréagit

violemmentaveclegazdifluor.Écrirel’équationchimiquedelaréaction.4) Lecalcium CaU] est-ilunmétalouunnon-métal?

Pourquoilecalciumneserencontre-t-ilpasàl’étatdecorpssimpledanslemilieunaturel?Justifierlaréponseenécrivantleséquationschimiquesdesréactionsqu’ildonnerait:a) enprésencededioxygène;

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b) enprésencedediazote;c) enprésenced’eau.

5) Identifierlesionsprésentsdanslescomposéssuivants:hydroxydedepotassiumKOH,carbonatedecalciumCaCOA,peroxydedesodiumNaUOU,hydrogénocarbonatedesodiumNaHCOA.

10 ÉTUDEDUTANTALELetantaleestunmétalbrillantetargenté,d’unetrèsgrandeduretéquirésistebienàlacorrosion.Lesindustrieschimiqueetnucléaires’enserventsurtoutpourfabriquerdel'équipementindustriel.Lesfoursàhautetempérature,lefilamentdesampoulesélectriquesetcertainsinstrumentstranchantscontiennenttousdutantaleàcausedesafaibleréactivité.L’organismetolèretrèsbiencemétalenraisondesanaturetrèsinerte.C’estd'ailleursàce«comportement»trèsconciliantqu'ondoitsonutilisationdanslessuturesetlesplaquescrâniennes,enchirurgie.L’oxydedetantaleestutilisépourfabriquerunverreàindicederéfractionélevépourleslentillesd’appareilsphotonotamment.

Letantaleapournuméroatomique𝑍 = 73.Ilaétédécouverten1802dansunmineraideFinlandeparlechimisteetminéralogisteAndersGustafEkeberg,àUppsalaenSuède.Plustard,ilestapparuqueletantaledécouvertparEkebergétaitenréalitéconstituédedeuxéléments:letantaleetleniobium(ainsiappeléparréférenceàlafilleduroiTantale,Niobe).

Ilexistedeuxisotopesnaturelsdutantale,lepremierdemassemolaire179,947g⋅mol78(0,012%),l’autredemassemolaire180,947g⋅mol78(99,988%).

L’atome1) Donnerlacompositiondunoyaudel’isotopemajoritairedutantale.2) Quelleestlamassemolairedumélangeisotopiquenaturel?3) Établirlaconfigurationélectroniquedutantaledanssonétatfondamental.4) Localiserletantaledanslaclassificationpériodique(période,colonne).Bienjustifier.5) Leniobium(symboleNb)apournuméroatomique𝑍 = 41.Commentjustifiersimplementque

tantaleetniobiumontlongtempsétéconfondus?6) Quelssontlesélectronsdevalencedutantale?Combienl’atomedetantalepossède-t-il

d’électronscélibataires?Justifier.7) Donnerlenometlavaleurdesnombresquantiquescaractérisantlesorbitalesdevalencedu

tantale.

LesionsetlescomposésdutantaleLetantalepeutnotammentdonneruniontantale(I)enperdantunélectrondevalence.

8) Donnerlaconfigurationélectroniquesdel’ionTak.9) Lavaleurexpérimentaledel’énergiedepremièreionisationestde761kJ⋅mol78.Endéduirela

longueurd’ondemaximaleduphotoncapabled’ioniserletantale.

Ilexistedetrèsnombreuxcomposésdutantale,parmilesquelsTaO,TaBrA,TaUO`,TaFOUou TaFp U7.

10) Danscescomposéslaliaisonchimiqueest-elleaprioridenaturecovalenteouionique?11) Déterminerl’iondutantaleprésentdanschacundecescinqcomposés.12) Quelestl’ionlepluscourantaprioripourletantale?

Lemétal13) Letantalen’estpasunmétalnoble.Qu’estcequ’unmétalnoble?Citerdeuxexemplesdemétaux

nobles.14) Citerlesprincipalespropriétésdesmétaux.

Letantalemétalliqueestpresqueinsensibleauxattaqueschimiquesetilestseulementattaquépardessolutionsconcentréesd’acidefluorhydriqueHFpourdonnerdesions TaFp U7.Eneffet,sil’onplacedutantalefraîchementdécapédansuntubeàessaietquel’onajoutedel’acidefluorhydrique

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concentré,onobserveunfortdégagementgazeux,uneélévationdelatempératureetladisparitiondutantale.Legazobtenuestlemêmequeceluilibérélorsdelaréactiondusodiummétalliquesurl’eau.

15) Pourquoiest-ilnécessairededécaperlemétalavantd’effectuerlaréaction?16) Écrirel’équationdelaréactionentreletantaleetl’acidefluorhydrique.17) Écrirel’équationdelaréactionentrel’eauetlesodium.Quelssontlesprécautionsàobserver

pourlestockageetlamanipulationdusodiummétallique?18) Concernantlesdeuxréactionsprécédentes,dequeltypederéactions’agit-il?Comparerla

réactivitédusodiumetdutantale.

Donnéesnombred’Avogadro:𝑁r = 6,022 ⋅ 10UAmol78constantedePlanck:ℎ = 6,626 ⋅ 107ABJ⋅svitessedelalumière:𝑐 = 2,998 ⋅ 10Gm⋅s78

Chapitre3

11 STRUCTURESDELEWISÀCOMPLÉTER1) Énoncerlarègledel’octetetlavérifierdanschacunedesstructuresdeLewissuivantes.2) ComplétercesstructuresdeLewisenattribuantleschargesformelleséventuelles.3) Déterminers’ils’agitdemoléculesneutresoud’ions.Danscederniercas,donnerleurcharge.4) Parmicesdifférentesstructures,deuxpeuventêtreécritesparuneautreformulemésomère

équivalente.Lesquelles?Écrirel’autreformulemésomèreenquestionetconcluresurleslongueursdeliaisons.

CH

H

H

O C OH

HH

CC

CH

H

H

H

N B H

HH

H

CH3 CH3CH

H

H

N N

CH

H

H

OH

HCH

H

H

F

C

CN

C

CC

O

H

H

HH

H

CH2 CH2

Br

12 MÉSOMÉRIEDansunnombreimportantdecomposéschimiques,ladescriptioncorrectedeslongueursdeliaisonsexpérimentalesfaitappelauconceptdemésomérie.Lesdistances𝑑AB,relativesauxtroisélémentscarbone,azoteetoxygène,sontdonnéesci-aprèsenfonctionducaractèresimple,doubleoutripledelaliaisonA − B:

A − B 𝑑A7Benpm 𝑑AtBenpm 𝑑A≡Benpm

C − C 154 134 120

C − N 147 126 116

C − O 143 120 113

N − N 145 125 110

N − O 145 120 -

O − O 147 121 -

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1) Leprotoxyded’azote,longtempsutilisécommegazanesthésique,apourformuleNUO.a) ÉcriretouteslesformulesmésomèrespossiblespourNUOselonquel’atomecentralestun

atomed’azoteoul’atomed’oxygène.b) Rechercher,parmitouteslesformulesdeLewispossibles,celle(s)susceptible(s)de

décrirelepluscorrectementleprotoxyded’azoteNUO.c) Commentercerésultat,sachantqueleslongueursréellesdesliaisonssontrespectivement

𝑑NN = 113pmet𝑑NO = 119pm.2) L’ionazideNA7présenteunestructurelinéaire;uneseulelongueurdeliaison𝑑NN = 116pmest

expérimentalementobservéedanscecomposé.a) Établirlesdifférentesformulesmésomèresdecetion.b) Commentersastructure.c) LeméthylazideCHA − NAdérivedel’ionazide.Rechercherlesdifférentesformules

mésomèresetexpliquerpourquoil’uned’entreellesn’aqu’unecontributionlimitéedansladescriptiondelamolécule.

13 ÉCRITUREDELEWISETGÉOMÉTRIEDEMOLÉCULESETD’IONSÉcrirelastructuredesmoléculesetionssuivantsselonlaméthodedeLewis,puisdéterminerleplusprécisémentpossibleleurgéométrieparlaméthodeVSEPR.Lesdessiner,enutilisantlaperspectivedeCramlorsquec’estnécessaire.

OU,NU,COU,OA,SCN7,NHA,BFA,AlClA,HUCO,NOU,NUOB,NOUk,NOU7,NOA7,HNOA,SOU,SOBU7,SUOAU7,PCl`,SFB,SF\,IF`

14 MOMENTDIPOLAIREParmitouteslesmoléculesneutresdel’exerciceprécédent,déterminercellesquisontpolairesetcellesquisontapolaires.Pourlesmoléculespolaires,représenterlevecteurmomentdipolaire.

Chapitre4

15 LIAISONSHYDROGÈNE1) Ladistanceentrelecentrededeuxatomesdefluorestde249pmdanslefluorured’hydrogène

cristallin.SachantquelaliaisoncovalenteH − Faunelongueurde92pm,endéduirelalongueurdelaliaisonhydrogèneH---F.

2) DanslaglacehexagonaleIh,ladistanceséparantdeuxatomesd’oxygènelesplusprochesestde276pm.Enoutre,onsaitquelamoléculed’eaupossèdeunmomentdipolairede𝜇 = 1,86D,etquelepourcentaged’ionicitéd’uneliaisonH − Oestde32%.DéduiredecesinformationslalongueurdelaliaisonhydrogèneH---OdanslaglaceIh.CompareràlalongueurtrouvéepourH---Fetinterpréterladifférence.

16 FORCESINTERMOLÉCULAIRES1) Températuresdefusionoud’ébullition

Interpréterlesobservationssuivantes:

a) À25°Csouspressionatmosphérique,ledifluoretledichloresontdesgaz,ledibromeestunliquideetlediiodeestunsolide.

b) Latempératured’ébullitiondesalcaneslinéairesaugmenteaveclenombred’atomesdecarbone,commelemontrecetableau:

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alcane 𝑻𝒆𝒃en℃(sous1bar)méthane −161,5éthane −88,6propane −42,1butane −0,5pentane +36,1hexane +68,7

c) Latempératured’ébullitionbaisseaveclaramification:𝑇~� = 36℃pourlepentane;𝑇~� =30℃pourleméthylbutane;𝑇~� = 9℃pourlediméthylpropane.

d) Le(E)-1,2-dichloroéthèneboutà40℃,alorsquesondiastéréo-isomère(Z)boutà60℃.e) Lestempératuresdefusiondesacides2et3-hydroxybenzoïquessonttrèsdifférentes:

acide2-hydroxybenzoïque:159℃

acide3-hydroxybenzoïque:203℃

f) Lestempératuresdefusiondescorpscomposésdel’hydrogèneaveclesélémentsdecolonnes14,15,16et17dutableaupériodiquevarientselonlegraphe:

Oninterpréteranotamment:i) lapositionnettementinférieuredescomposésdelacolonneducarboneparrapport

àceuxdesautrescolonnes;ii) l’augmentationgénéralede𝑇~� de𝑛 = 3à5pourtouteslescolonnes;iii) l’anomaliepour𝑛 = 2danslecasdel’azote,del’oxygèneetdufluor.

2) Miscibilitédesolvantsorganiquesavecl’eauL’eauestmiscibleavecleméthanol,l’éthanol,laméthanamine,l’éthanamine,l’acideacétique(éthanoïque),l’acétone(propanone)…maispas(oupeu)aveclepentane,l’éther(CUH`OCUH`),letétrachlorométhane,ledichlorométhane…Écrirelesstructuresmoléculairesdecesdifférentssolvants;déterminers’ilssontounonpolaires.Interpréterlamiscibilitéounonavecl’eauenrecensantlesdifférentstypesdeforcesintermoléculairesquiinterviennent.

OH

COOH

COOH

OH

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3) Solubilitédegazdansl’eauLetableauci-dessousdonnelasolubilitédedifférentsgazdansl’eau,sousunepressionde1bar.Interpréterlesimportantesdifférencesobservées.

Gaz COU SOU NHA

𝑠/(mol⋅L78) 3,8 ⋅ 107U 1,77 31,1

17 ÉTUDED’UNEOXYDATION