Exercices

Vers des entités plus stables

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Application directe

Tableau des ions stables

15 min

Énoncé

Pour chaque atome ci-dessous, donner la formule et le nom de l'ion stable qu'il forme (s'il en forme un). Justifier en s'appuyant sur la configuration électronique du gaz noble le plus proche.

Atome	Configuration	Ion stable ?
Li	$1s^{2}\,2s^{1}$	?
P	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{3}$	?
Al	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{1}$	?
He	$1s^{2}$	?
H	$1s^{1}$	?
Na	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{1}$	?
K	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}\,4s^{1}$	?
Ca	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}\,4s^{2}$	?
Cl	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{5}$	?
Mg	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}$	?
F	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{5}$	?

Les configurations de K et Ca (Z > 18) sont données à titre indicatif : en Seconde, on justifie leurs ions par la position dans la classification périodique.

Application directe

Gain d'électron : du brome au bromure de césium

8 min

Énoncé

1. L'atome de brome Br (Z = 35) gagne un électron pour former l'ion bromure. Donner sa formule.

2. Expliquer la charge électrique de l'ion césium Cs⁺ (Z = 55).

3. Donner la formule du solide ionique formé par l'association de ces deux ions.

Pour s'entraîner

Deux solides ioniques : MgCl₂ et Na₂S

12 min

Énoncé

1. Chlorure de magnésium. L'ion chlorure et l'ion magnésium s'associent pour former un solide ionique utilisé comme additif alimentaire (E511). Donner la formule de ce solide.

2. Sulfure de sodium. Le sulfure de sodium est un solide ionique utilisé dans l'industrie du cuir, contenant des ions sodium et sulfure (formés à partir du soufre, Z = 16).

a. Donner la formule de ces deux ions.
b. En déduire la formule du cristal ionique.

Pour s'entraîner

Énergies de liaison dans l'éthylamine

10 min

Énoncé

Dans la molécule d'éthylamine $\text{C}_{2}\text{H}_{7}\text{N}$ , il faut fournir plus d'énergie pour rompre une liaison N–H que pour rompre une liaison C–N.

1. Combien d'atomes de carbone, d'hydrogène et d'azote la molécule contient-elle ?

2. Attribuer à chacune des deux liaisons (N–H et C–N) la valeur d'énergie de liaison correspondante :

(a) $5{,}1 \times 10^{-19}\ \text{J}$
(b) $6{,}5 \times 10^{-19}\ \text{J}$

Synthèse

Schémas de Lewis : trouver l'intrus

15 min

Énoncé

Pour chaque molécule du tableau ci-dessous, choisir le schéma de Lewis correct sachant que tous les atomes doivent avoir leur couche de valence saturée (2 électrons pour H, 8 électrons pour C, N, O).

Tableau avec deux molécules : méthanal CH2O et acétylène C2H2, chacune en deux propositions de schéma de Lewis.

Pour chaque molécule, indiquer la proposition correcte et justifier en comptant les liaisons et les doublets non liants.

Synthèse

Stabilité de l'acétone et du dichlorométhane

15 min

Énoncé

Le dichlorométhane et l'acétone sont deux solvants courants en chimie organique. Voici leurs schémas de Lewis :

Schémas de Lewis : acétone (CH3-CO-CH3) et dichlorométhane (CH2Cl2).

Justifier la stabilité de chaque atome dans chaque molécule (règle du duet ou de l'octet).

Type contrôle

Du fluorure de calcium au dichlorodifluorométhane

30 min

Énoncé

Le fluor est un élément naturel dont la source première est le fluorure de calcium, solide ionique constitué d'ions calcium et d'ions fluorure. L'atome de fluor entre aussi dans la composition de molécules comme le difluor F₂ ou l'acide fluorhydrique HF.

Les molécules fluorées les plus connues sont les chlorofluorocarbones, gaz autrefois utilisés comme propulseurs d'aérosols et responsables en grande partie de la dégradation de la couche d'ozone. Voici le schéma de Lewis de l'une de ces molécules, le dichlorodifluorométhane :

Schéma de Lewis du dichlorodifluorométhane (CCl2F2) : C central lié à 2 Cl et 2 F, doublets non liants visibles.

Données :

Liaison	H–F	C–F	F–F
Énergie (×10⁻¹⁹ J)	9,4	8,1	2,5

Configuration électronique du fluor à l'état fondamental : $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{5}$ .

a. Donner la formule des ions calcium et fluorure en s'aidant de la classification périodique.
b. Expliquer leur charge électrique.
Déterminer la formule du fluorure de calcium.
Justifier la stabilité de la molécule de dichlorodifluorométhane.
Parmi les liaisons dans lesquelles est engagé l'atome de fluor (H–F, C–F, F–F), indiquer celle qui nécessite le plus d'énergie pour être rompue.

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Atome

Configuration

Ion stable ?

1s^{2}\,2s^{1}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{3}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{1}

1s^{2}

1s^{1}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{1}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}\,4s^{1}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}\,4s^{2}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{5}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}

1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{5}

Liaison

H–F

C–F

F–F

Énergie (×10⁻¹⁹ J)

9,4

8,1

2,5