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5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
Exercice 5.6 Structure moléculaire
Le brome Br et le fluor F donnent trois composés BrF, BrF 3 et BrF 5 .
1) Expliquez la possibilité de leur existence, et décrivez leur structure de
Lewis.
2) Br et F sont deux éléments de la colonne 17 (Halogènes) et ils ont donc a
priori des caractères chimiques analogues. Pourtant les composés inverses
FBr 3 et FBr 5 n’existent pas. D’autre part, BrF 7 n’existe pas non plus, alors que
IF 7 (l’iode I étant aussi un halogène) existe. Quelles raisons peuvent justifier
la non-existence de ces trois composés ?
En préalable, repérez d’abord la position des trois éléments dont il s’agit (Br, F et I) dans la classification périodique.
Solution
1) Clairement, ces trois composés correspondent à trois états de valence du brome [Ex. 4.3].
La couche de valence de Br a la configuration (4s 2 , 4p 5 ) avec 7 électrons qui peuvent être
engagés dans des doublets de liaison ou des doublets libres. De plus, l’atome Br est volumineux,
il peut s’entourer de plusieurs atomes et échanger ainsi un grand nombre de liaisons, pouvant
conduire à une structure de Lewis s’écartant de la règle de l’octet. Il donne cependant, comme
les autres halogènes, des structures ayant un nombre impair de partenaires monovalents afin de
construire des édifices à nombre total pair d’électrons. Les formules de Lewis des trois
composés avec respectivement 7, 14 et 21 doublets sont donc :
2) Le fluor est un élément de la deuxième période, il respecte toujours la règle de l’octet et ne
prendra donc qu’un seul voisin. L’atome I étant encore plus gros que celui de Br pourra
s’entourer d’un nombre plus grand de voisins. Il en aura au maximum 7.
F est le plus petit des halogènes, il respecte la règle de l’octet et il est monovalent ; Br est plus
petit que I, il peut s’entourer au maximum de 5 voisins.
Moment dipolaire
Exercice 5.7
Une seule des trois molécules CO 2 , CS 2 et COS possède un moment dipolaire
moléculaire non nul. Laquelle est-ce ? Pourquoi ? Quel est le sens de son
moment dipolaire ?
Le moment électrique d’une molécule (moment dipolaire moléculaire) est la résultante géométrique des moments électriques propres aux liaisons.
FϪBrϪF
Ϫ
F
BrϪF
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
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F
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ
Ϫ Ϫ
Ϫ
F
F
Ϫ
Ϫ
Ϫ F
F
Br
5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
Exercice 5.6 Structure moléculaire
Le brome Br et le fluor F donnent trois composés BrF, BrF 3 et BrF 5 .
1) Expliquez la possibilité de leur existence, et décrivez leur structure de
Lewis.
2) Br et F sont deux éléments de la colonne 17 (Halogènes) et ils ont donc a
priori des caractères chimiques analogues. Pourtant les composés inverses
FBr 3 et FBr 5 n’existent pas. D’autre part, BrF 7 n’existe pas non plus, alors que
IF 7 (l’iode I étant aussi un halogène) existe. Quelles raisons peuvent justifier
la non-existence de ces trois composés ?
En préalable, repérez d’abord la position des trois éléments dont il s’agit (Br, F et I) dans la classification périodique.
Solution
1) Clairement, ces trois composés correspondent à trois états de valence du brome [Ex. 4.3].
La couche de valence de Br a la configuration (4s 2 , 4p 5 ) avec 7 électrons qui peuvent être
engagés dans des doublets de liaison ou des doublets libres. De plus, l’atome Br est volumineux,
il peut s’entourer de plusieurs atomes et échanger ainsi un grand nombre de liaisons, pouvant
conduire à une structure de Lewis s’écartant de la règle de l’octet. Il donne cependant, comme
les autres halogènes, des structures ayant un nombre impair de partenaires monovalents afin de
construire des édifices à nombre total pair d’électrons. Les formules de Lewis des trois
composés avec respectivement 7, 14 et 21 doublets sont donc :
2) Le fluor est un élément de la deuxième période, il respecte toujours la règle de l’octet et ne
prendra donc qu’un seul voisin. L’atome I étant encore plus gros que celui de Br pourra
s’entourer d’un nombre plus grand de voisins. Il en aura au maximum 7.
F est le plus petit des halogènes, il respecte la règle de l’octet et il est monovalent ; Br est plus
petit que I, il peut s’entourer au maximum de 5 voisins.
Moment dipolaire
Exercice 5.7
Une seule des trois molécules CO 2 , CS 2 et COS possède un moment dipolaire
moléculaire non nul. Laquelle est-ce ? Pourquoi ? Quel est le sens de son
moment dipolaire ?
Le moment électrique d’une molécule (moment dipolaire moléculaire) est la résultante géométrique des moments électriques propres aux liaisons.
FϪBrϪF
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F
BrϪF
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F
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Ϫ Ϫ
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F
F
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Ϫ F
F
Br