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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page ii — #2
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TABLE DES MATIÈRES
3
Nombres quantiques, notion d’orbitale atomique . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.1
Nombres quantiques n, , m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.2
Notion d’orbitale atomique ; dégénérescence . . . . . . . . . . . . . 89
4
Atome polyélectronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.1
Le spin de l’électron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2
Configuration électronique des atomes et des ions . . . . . . . . . . . 92
5
Classification périodique des éléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1
Genèse du tableau périodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.2
Aspect général de la classification périodique . . . . . . . . . . . . . 102
5.3
Métaux et non-métaux, métalloïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.4
Configuration électronique et classification périodique . . . . . . . . 105
6
Évolution de quelques propriétés atomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.1
Énergie d’ionisation et affinité électronique . . . . . . . . . . . . . . 111
7
Étude de quelques familles de la classification . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.1
Les éléments du bloc s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.2
Les éléments du bloc p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.3
Les éléments du bloc d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8
Mise en œuvre expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8.1
Combustion de quelques corps simples dans le dioxygène . . . . . . 119
8.2
Propriétés réductrices des alcalins et des alcalino-terreux . . . . . . . 121
8.3
Propriétés chimiques des dihalogènes et des halogénures . . . . . . . 121
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Activité documentaire : les radionucléides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
3 Modèle de LEWIS des molécules et des ions
147
1
Association d’atomes : molécules et ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
1.1
Stabilité des structures polyatomiques ; énergie de liaison . . . . . . . 147
1.2
Géométrie des molécules et des ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
2
Modèle de LEWIS des molécules et des ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
2.1
Introduction : les modèles de la liaison chimique . . . . . . . . . . . 149
2.2
Électrons de valence des atomes des blocs s et p . . . . . . . . . . . . 150
2.3
Octet des composés monoatomiques stables . . . . . . . . . . . . . . 150
2.4
Partage des électrons de valence ; symbolisme de LEWIS . . . . . . . 151
2.5
Règle de l’octet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.6
Les symboles de LEWIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
2.7
Nombre total d’électrons et de paires de valence . . . . . . . . . . . 152
2.8
Représentation de LEWIS des molécules simples . . . . . . . . . . . 153
2.9
Liaisons multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
2.10 Composés déficients en électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
2.11 Charges formelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
2.12 Composés présentant des électrons célibataires . . . . . . . . . . . . 159
2.13 Dépassement de la règle de l’octet ; hypervalence . . . . . . . . . . . 160
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Nombres quantiques, notion d’orbitale atomique . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.1
Nombres quantiques n, , m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.2
Notion d’orbitale atomique ; dégénérescence . . . . . . . . . . . . . 89
4
Atome polyélectronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.1
Le spin de l’électron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2
Configuration électronique des atomes et des ions . . . . . . . . . . . 92
5
Classification périodique des éléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1
Genèse du tableau périodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.2
Aspect général de la classification périodique . . . . . . . . . . . . . 102
5.3
Métaux et non-métaux, métalloïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.4
Configuration électronique et classification périodique . . . . . . . . 105
6
Évolution de quelques propriétés atomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.1
Énergie d’ionisation et affinité électronique . . . . . . . . . . . . . . 111
7
Étude de quelques familles de la classification . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.1
Les éléments du bloc s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.2
Les éléments du bloc p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.3
Les éléments du bloc d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8
Mise en œuvre expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8.1
Combustion de quelques corps simples dans le dioxygène . . . . . . 119
8.2
Propriétés réductrices des alcalins et des alcalino-terreux . . . . . . . 121
8.3
Propriétés chimiques des dihalogènes et des halogénures . . . . . . . 121
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Activité documentaire : les radionucléides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
3 Modèle de LEWIS des molécules et des ions
147
1
Association d’atomes : molécules et ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
1.1
Stabilité des structures polyatomiques ; énergie de liaison . . . . . . . 147
1.2
Géométrie des molécules et des ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
2
Modèle de LEWIS des molécules et des ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
2.1
Introduction : les modèles de la liaison chimique . . . . . . . . . . . 149
2.2
Électrons de valence des atomes des blocs s et p . . . . . . . . . . . . 150
2.3
Octet des composés monoatomiques stables . . . . . . . . . . . . . . 150
2.4
Partage des électrons de valence ; symbolisme de LEWIS . . . . . . . 151
2.5
Règle de l’octet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.6
Les symboles de LEWIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
2.7
Nombre total d’électrons et de paires de valence . . . . . . . . . . . 152
2.8
Représentation de LEWIS des molécules simples . . . . . . . . . . . 153
2.9
Liaisons multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
2.10 Composés déficients en électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
2.11 Charges formelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
2.12 Composés présentant des électrons célibataires . . . . . . . . . . . . 159
2.13 Dépassement de la règle de l’octet ; hypervalence . . . . . . . . . . . 160
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