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1 TD9 : Liaisons chimiques Exercice 1 Les éléments aluminium (Al ; Z=13) et chl

1 TD9 : Liaisons chimiques Exercice 1 Les éléments aluminium (Al ; Z=13) et chlore (Cl; Z=17) amènent à la formation du trichlorure d’aluminium AlCl3 et de l’ion AlCl4 -. 1. Donner la configuration électronique de ces deux atomes ainsi que la répartition de leurs électrons dans leurs cases quantiques de la couche externe. 2. En déduire leur représentation de Lewis. 3. Expliquer la formation des liaisons dans AlCl3 tout en identifiant les types de liaisons, et indiquer la géométrie de cette molécule (faire un schéma). 4. Expliquer la formation des liaisons dans AlCl4 - et indiquer la géométrie de cet ion (faire un schéma). 5. Sous l’élément aluminium dans le tableau périodique, on trouve l’élément Ga (Galium) Z=31. Donner sa configuration électronique ainsi que la répartition des électrons dans les cases quantiques de sa couche externe. Quelle caractéristique partage-t-il avec l’aluminium ? Exercice 2 1. Etablir les structures électroniques des atomes suivants : 7N, 1H, 6C, 14Si, 8O, 5B, 9F, 16S, 15P, 17Cl, 53I. 2. En déduire les formules de Lewis puis les types VSEPR et les géométries des molécules et ions suivants. (Représenter un schéma afin de justifier les géométries) NH3 ; CH4 ; SiO2 ; BF3 ; H3O+ ; PCl5 ; SF6 ; ICl3 ; NH4 + Exercice 3 On donne les éléments suivants : 6C ; 1H ; 16S ; 8O et 17Cl Donner les géométries de ces molécules (VSEPR) : C2H6 ; C2H2 ; OCCl2 ; CH2Cl2 ; C2H4 2 3p5 . . 3p2 . . . . Corrigé Exercice 1 1. 13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 2. Représentation de Lewis : Al Cl 3. AlCl3 La représentation de Lewis du Al n’explique pas la trivalence de l’Aluminium, l’Al est donc dans un autre état de valence : 13Al : 1s2 2s2 2p6 3s1 3p2  Al Cl Formule de Lewis : Cl Al Cl type de liaisons : Liaisons covalentes polaires Cl Géométrie : le type VSEPR est AX3 donc sa géométrie est trigonale plane : Al Cl Cl 4. AlCl4 - Une liaison se forme par coordinence entre un ion Cl - qui dispose de doublet externe et AlCl3 qui dispose d’une case quantique vide : Cl Cl Cl Al Cl  Cl Al Cl Cl (-) Cl - 3s2 3p1 Couche de valence Couche de valence 3s2 Couche de valence 3s1 3 4p1 Le AlCl4 - selon la théorie de VSEPR est de type AX4 donc de géométrie tétraédrique : Al Cl Cl Cl 5. 31Ga : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1 Le Galium appartient à la même famille que l’Aluminium et a donc le même nombre d’électrons de valence (3ē) Exercice 2 1. 7N : 1s2 2s2 2p3 1H : 1s1 6C : 1s2 2s2 2p2 14Si : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 8O : 1s2 2s2 2p4 5B : 1s2 2s2 2p1 9F : 1s2 2s2 2p5 16S : 1s2 2s2 3s2 3p4 15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 53I : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5 2.  NH3 : 7N : 1s2 2s2 2p3 1H : 1s1 Formule de Lewis : H N H ; type VSEPR : AX3E ; géométrie : pyramidale : N H Cl CV 4s2 H H H 4  CH4 : 6C : 1s2 2s2 2p2 la tétravalence du C dans cette molécule implique un changement d’état de valence : 6C : 1s2 2s1 2p3 1H : 1s1 H Formule de Lewis : H C H ; type VSEPR : AX4 ; géométrie : tétraédrique : C H  SiO2 : 14Si : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 la formation de la molécule SiO2 implique un changement d’état de valence du Si : 14Si : 1s2 2s2 2p6 3s1 3p3 8O : 1s2 2s2 2p4 Formule de Lewis : O Si O ; type VSEPR : AX2 ; géométrie : linéaire : O Si O  BF3 5B : 1s2 2s2 2p1 pour expliquer la trivalence de l’atome de B dans la molécule BF3 il faut admettre qu’il est dans un autre état de valence : 5B : 1s2 2s1 2p2 9F : 1s2 2s2 2p5 F Formule de Lewis : F B F ; type VSEPR : AX3E ; géométrie : trigonale plane B F F F  H3O+ : 1H : 1s1 8O : 1s2 2s2 2p4 Formule de Lewis : H O H  H O H H H H H H+ H + 5 type VSEPR : AX3E ; géométrie : pyramidale : O  PCl5 : 15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 pour expliquer la pentavalence de l’atome du P dans la molécule PCl5 il faut admettre qu’il est dans un autre état de valence : 15P : 1s2 2s1 2p6 3s1 3p3 4s1 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl Cl Formule de Lewis : Cl P Cl ; type VSEPR : AX5 ; géométrie : bipyramidale à base trigonale : Cl Cl Cl P Cl Cl Cl  SF6 16S : 1s2 2s2 3s2 3p4 pour expliquer l’hexavalence de l’atome du S dans la molécule SF6 il faut admettre qu’il est dans un autre état de valence : 16S : 1s2 2s1 2p6 3s1 3p3 4s1 3d1 9F : 1s2 2s2 2p5 F F Formule de Lewis : F S F ; type VSEPR : AX6 ; géométrie : octaédrique F F F F F P F F H H H F 6  ICl3 : 53I : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5 pour expliquer la trivalence de l’atome de I dans la molécule ICl3 il faut admettre qu’il est dans un autre état de valence : 53I : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p4 6s1 Formule de Lewis : Cl I Cl ; type VSEPR : AX3E2 ; géométrie : bipyramidale à base trigonale : Cl Cl I Cl Cl  NH4 + : 1H : 1s1 7N : 1s2 2s2 2p3 Formule de Lewis : H N H  H N H H H Type VSEPR : AX4 ; géométrie : tétraédrique : N H+ H + H H H H 7 Exercice 3 H H  C2H6 : H C C H les deux carbones sont de type AX4, les 2 parties sont donc de H H géométrie tétraédrique (hybridation sp3 de chaque carbone)  C2H2 : H C C H les deux carbones sont de type AX2, les 2 parties sont donc de géométrie linéaire (pour la forme c’est la même que sa représentation de Lewis) (hybridation sp de chaque carbone)  OCCl2 : C O le carbone central est de type AX3, donc de géométrie trigonale plane (la même représentation de Lewis) (hybridation sp2) H  CH2Cl2 : Cl C Cl selon VSEPR le type est AX4, donc la géométrie est tétraédrique H (hybridation sp3) C C C H H H H H H Cl Cl H Cl Cl H 8  C2H4 : C C les deux carbones sont de type AX3, les 2 parties sont donc de géométrie trigonale plane , elle a la même forme que celle de sa représentation de Lewis (hybridation sp2 de chaque carbone) H H H H uploads/Geographie/ corrige-du-td9.pdf