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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 177 — #185
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Exercices
APPROFONDIR
1. Montrer que dans le cadre du modèle proposé, les molécules de fluorométhane et de trifluorométhane devraient posséder le même moment dipolaire.
2. Calculer, à partir du modèle proposé, le moment dipolaire attendu pour le fluorométhane.
3. Comment expliquer les désaccords observés ?
3.8 Le protoxyde d’azote (d’après Mines d’Albi 2005) (##)
Sachant que la molécule de protoxyde d’azote N 2 O (gaz relaxant utilisé en chirurgie pour de
petites interventions) possède un moment dipolaire µ = 5,6.10 −31 C·m, montrer qu’aucune
de deux formes de LEWIS ci-dessous de la molécule ne peut rendre compte à elle seule de la
valeur de son moment dipolaire.
N N O
N N O
Expliquer alors pourquoi la structure réelle de la molécule est représentée par une superposition des deux formes précédentes.
Données : les longueurs des liaisons dans la molécule sont proches de 120 pm et la charge
élémentaire est e = 1,60.10 −19 C.
3.9 Étude des trihalogénures de bore (##)
Le bore (Z = 5) forme avec les éléments halogène (notés X de façon générique) des molécules
de formule BX 3 .
1. Écrire la représentation de LEWIS de BX 3 .
2. La table ci-dessous indique les distances d(B−X) dans les molécules BX 3 et les rayons
covalents des atomes simplement liés :
Élément
B
F
Cl
Br
I
r cov. / pm
90 71
99 114 133
d(B−X) / pm
130 175 187 210
Comparer les longueurs de liaison à celles prévues à partir des rayons covalents. Commenter
l’évolution lorsque l’halogène varie.
3.10 Relation structure-propriété pour un couple acide-base (###)
On relève pour les couples acide-base les constantes d’acidité suivantes, ramenées au solvant
eau et à 25 °C :
• pK A1 (HClO/ClO
– ) = 7,5
• pK A2 (HClO 2 /ClO
–
2 ) = 1,9
• pK A3 (HClO 3 /ClO
–
3 ) = −2, 7
1. Donner les représentations de LEWIS les plus représentatives des acides et des bases des
trois couples ci-dessus, sachant que l’atome d’hydrogène est toujours lié à un atome d’oxygène, et que le chlore est l’atome central pour les couples 2 et 3.
2. Proposer une représentation de LEWIS des espèces du couple HClO 4 /ClO
–
4 .
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1. Montrer que dans le cadre du modèle proposé, les molécules de fluorométhane et de trifluorométhane devraient posséder le même moment dipolaire.
2. Calculer, à partir du modèle proposé, le moment dipolaire attendu pour le fluorométhane.
3. Comment expliquer les désaccords observés ?
3.8 Le protoxyde d’azote (d’après Mines d’Albi 2005) (##)
Sachant que la molécule de protoxyde d’azote N 2 O (gaz relaxant utilisé en chirurgie pour de
petites interventions) possède un moment dipolaire µ = 5,6.10 −31 C·m, montrer qu’aucune
de deux formes de LEWIS ci-dessous de la molécule ne peut rendre compte à elle seule de la
valeur de son moment dipolaire.
N N O
N N O
Expliquer alors pourquoi la structure réelle de la molécule est représentée par une superposition des deux formes précédentes.
Données : les longueurs des liaisons dans la molécule sont proches de 120 pm et la charge
élémentaire est e = 1,60.10 −19 C.
3.9 Étude des trihalogénures de bore (##)
Le bore (Z = 5) forme avec les éléments halogène (notés X de façon générique) des molécules
de formule BX 3 .
1. Écrire la représentation de LEWIS de BX 3 .
2. La table ci-dessous indique les distances d(B−X) dans les molécules BX 3 et les rayons
covalents des atomes simplement liés :
Élément
B
F
Cl
Br
I
r cov. / pm
90 71
99 114 133
d(B−X) / pm
130 175 187 210
Comparer les longueurs de liaison à celles prévues à partir des rayons covalents. Commenter
l’évolution lorsque l’halogène varie.
3.10 Relation structure-propriété pour un couple acide-base (###)
On relève pour les couples acide-base les constantes d’acidité suivantes, ramenées au solvant
eau et à 25 °C :
• pK A1 (HClO/ClO
– ) = 7,5
• pK A2 (HClO 2 /ClO
–
2 ) = 1,9
• pK A3 (HClO 3 /ClO
–
3 ) = −2, 7
1. Donner les représentations de LEWIS les plus représentatives des acides et des bases des
trois couples ci-dessus, sachant que l’atome d’hydrogène est toujours lié à un atome d’oxygène, et que le chlore est l’atome central pour les couples 2 et 3.
2. Proposer une représentation de LEWIS des espèces du couple HClO 4 /ClO
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