Exercice n°1

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. On fera un schéma afin de justifier les géométries et on discutera de l avaleur des angles entre les liaisons.

a- NH₃.

b- CH₄.

c- SiO₂.

d- BF₃.

e- H₃O⁺.

f- PCl₅.

g- SF_6.

h- ICl₃.

i- NH₄⁺.

Corrigé

1. Structures électroniques :

₁H : 1s¹. Monovalent.

₅B : 1s² 2s² 2p¹ mais pour expliquer la trivalence du bore on doit admettre qu’il est dans un autre état de valence : 1s² 2s¹ 2p²

₆C : 1s² 2s² 2p² mais pour expliquer la tétravalence du carbone on doit admettre qu’il est dans un autre état de valence : 1s² 2s¹ 2p³

₇N : 1s² 2s² 2p³. Trivalent avec un doublet non liant externe.

₈O : 1s² 2s² 2p⁴. Divalent avec deux doublets non liants externes.

₉F : 1s² 2s² 2p⁵ . Monovalent avec trois doublets non liants externes.

₁₄Si : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² mais pour expliquer la tétravalence du silicium on doit admettre qu’il est dans un autre état de valence : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p³

₁₅P : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³. Trivalent avec un doublet non liant externe. Il peut être dans un autre état de valence pour être pentavalent, un des électrons de l’orbitale 3s passant dans une autre orbitale vide.

₁₆S : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴. Divalent avec deux doublets non liants externes. Il peut être hexavalent en passant dans un autre état de valence.

₁₇ Cl _: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵. Monovalent avec trois doublets non liants externes.

₅₃I : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁵ Monovalent avec trois doublets non liants externes. Il peut être dans un autre état de valence pour être trivalent : 1 doublet s’est scindé en deux électrons célibataires.

2. Formules de Lewis et géométries :

a- type AX₃E₁ donc géométrie pyramidale. Le doublet non liant repousse plus que les doublets liants : les angles entre les liaisons sont inférieurs à 109°28’.

b- Type AX₄ donc géométrie tétraédrique. Angles de 109°28’.

c- Type AX₂ donc molécule linéaire comme la représentation de Lewis. Angles de 180°.

d- Type AX₃ donc géométrie trigonale plane : Angles de 120°.

e- Type AX₃E₁ donc géométrie pyramidale. La liaison entre H⁺ et H₂O s’est faite par coordinence. Le doublet non liant repousse plus que les doublets liants : les angles entre les liaisons sont inférieurs à 109°28’.

f- Type AX₅ donc géométrie en bipyramide trigonale. Les angles antre liaisons dans le même plan (en rouge) sont de 120° et les angles entre liaisons vertes et rouges sont de 90°.

g- Type AX₆ donc géométrie octaédrique. Les angles sont égaux à 90°. Le soufre est dans un autre état de valence pour être hexavalent.

h- Type AX₃E₂ donc géométrie en « T ».  Les angles sont égaux à 90°. L’iode est dans un autre état de valence pour être trivalent.

i- Type AX₄ donc géométrie tétraédrique. Angles de 109°28’.