Exercice n°2

Les éléments aluminium (Al ; Z=13) et chlore (Cl; Z=17) amènent à la formation du trichlorure d’aluminium AlCl₃ et de l’ion AlCl₄^-.

a- donner la configuration électronique de ces deux atomes ainsi que la répartition de leurs électrons dans leurs cases quantiques de la couche externe.

b- En déduire leur représentation de Lewis.

c- Expliquer la formation des liaisons dans AlCl₃ et indiquer la géométrie de cette molécule (faire un schéma). Discuter de la valeur des angles de liaisons.

d- Expliquer la formation des liaisons dans AlCl₄^- et indiquer la géométrie de cet ion (faire un schéma). Discuter de la valeur des angles de liaisons.

e- Sous l’élément aluminium dans le tableau périodique, on trouve l’élément Ga (Galium) Z=31. Donner sa configuration électronique ainsi que la répartition des électrons dans les cases quantiques de sa couche externe. Quelle caractéristique partage t’il avec l’aluminium ?

Corrigé

a- Al : 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p¹ soit

Cl : 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁵ soit

b- On en déduit : et

Mais cette représentation de Lewis n’explique pas la trivalence de l’aluminium (dans AlCl₃ par exemple) qui appartient à la treizième colonne du tableau où les éléments sont trivalents.

L’aluminium est donc dans un autre état de valence : Al : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹3p² soit et on en déduit sa représentation de Lewis :

c- A partir des représentations de Lewis du chlore et de l’aluminium trivalent on obtient

Son type VSEPR est AX₃ donc sa géométrie est trigonale plane. Les angles entre liaisons sont tous de 120°.

d- Une liaison se forme par coordinence entre un ion Cl^- ( ) qui dispose de doublets externes et AlCl₃ qui dispose d’une case quantique vide.

On obtient : soit qui est du type AX₄ donc tétraédrique :

Les angles ont tous une valeur de 109°28’.

e- ₃₁Ga : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p¹ .Il appartient à la même famille que l’aluminium et a donc le même nombre d’électrons externes (3 électrons) et dons la même valence. Il est trivalent en étant dans un autre état de valence, comme l’aluminium.