Nature des liaisons et règle de l'octet

Les trois niveaux s'enchaînent. Clique sur « Corrigé » pour révéler la solution d'une seule question.

Facile15 exercices
Exercice 1covalente ou ionique ?

Indique si la liaison est plutôt covalente ou ionique.

  1. a)

    ClX2\ce{Cl2}

    Deux atomes identiques ou deux non-métaux \Rightarrow covalente ; un métal ++ un non-métal \Rightarrow ionique.

    ClX2\ce{Cl2} : covalente (deux atomes identiques, aucun n'est plus avide d'électrons).

  2. b)

    KCl\ce{KCl}

    KCl\ce{KCl} : ionique (K\ce{K} métal ++ Cl\ce{Cl} non-métal, fort écart).

  3. c)

    OX2\ce{O2}

    OX2\ce{O2} : covalente (deux atomes identiques).

  4. d)

    MgO\ce{MgO}

    MgO\ce{MgO} : ionique (Mg\ce{Mg} métal ++ O\ce{O} non-métal).

  5. e)

    HCl\ce{HCl}

    HCl\ce{HCl} : covalente (deux non-métaux ; liaison polarisée mais non ionique).

Exercice 2électrons de valence d'un atome

Donne le nombre d'électrons de valence de chaque atome (utilise le numéro de colonne).

  1. a)

    N\ce{N}

    Le nombre d'électrons de valence est le numéro de colonne de l'atome.

    N\ce{N} : 5\mathbf{5}.

  2. b)

    O\ce{O}

    O\ce{O} : 6\mathbf{6}.

  3. c)

    C\ce{C}

    C\ce{C} : 4\mathbf{4}.

  4. d)

    Cl\ce{Cl}

    Cl\ce{Cl} : 7\mathbf{7}.

  5. e)

    H\ce{H}

    H\ce{H} : 1\mathbf{1}.

Exercice 3octet ou duet ?

Chaque atome cherche à respecter soit l'octet, soit le duet. Précise lequel.

  1. a)

    H\ce{H}

    Seuls H\ce{H} et He\ce{He} visent le duet (22 e^-) ; tous les autres visent l'octet (88 e^-).

    H\ce{H} : duet.

  2. b)

    C\ce{C}

    C\ce{C} : octet.

  3. c)

    O\ce{O}

    O\ce{O} : octet.

  4. d)

    He\ce{He}

    He\ce{He} : duet.

  5. e)

    F\ce{F}

    F\ce{F} : octet.

Exercice 4l'octet est-il respecté ?

Pour chaque atome central décrit, compte le nombre total d'électrons qui l'entourent, puis dis s'il respecte l'octet (ou le duet).

  1. a)

    N\ce{N} dans NHX3\ce{NH3} : 33 liaisons et 11 doublet non liant.

    On compte 22 e^- par liaison et 22 e^- par doublet non liant.

    N\ce{N} : 3×2+2=83\times 2 + 2 = 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

  2. b)

    C\ce{C} dans CHX4\ce{CH4} : 44 liaisons, aucun doublet non liant.

    C\ce{C} : 4×2=84\times 2 = 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

  3. c)

    O\ce{O} dans HX2O\ce{H2O} : 22 liaisons et 22 doublets non liants.

    O\ce{O} : 2×2+2×2=82\times 2 + 2\times 2 = 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

  4. d)

    H\ce{H} dans HCl\ce{HCl} : 11 liaison.

    H\ce{H} : 1×2=21\times 2 = 2 e^- \Rightarrow duet respecté.

Exercice 5doublets liants et non liants

Voici la structure de Lewis de l'ammoniac NHX3\ce{NH3}.

  1. a)

    Combien de doublets liants entourent l'azote ?

    On lit directement la structure de Lewis.

    3\mathbf{3} doublets liants (les trois liaisons NH\ce{N-H}).

  2. b)

    Combien de doublets non liants porte-t-il ?

    1\mathbf{1} doublet non liant (le lobe violet sur l'azote).

  3. c)

    L'azote respecte-t-il l'octet ?

    Oui : 3×2+2=83\times 2 + 2 = 8 e^- autour de N\ce{N}, l'octet est respecté.

Exercice 6le bon type de liaison

Pour chaque description, nomme le type de liaison : covalente, ionique ou covalente de coordination (dative).

  1. a)

    Mise en commun d'un doublet, chaque atome fournissant un électron.

    On reconnaît chaque type à la façon dont les électrons sont mis en jeu.

    Covalente (chaque atome apporte un électron du doublet partagé).

  2. b)

    Transfert total d'un électron d'un atome vers un autre, puis attraction des ions.

    Ionique (transfert total, puis attraction électrostatique des ions).

  3. c)

    Partage d'un doublet dont les deux électrons proviennent d'un seul atome.

    Covalente de coordination (dative : le doublet vient d'un seul atome).

Exercice 7électrons de valence : métal ou non-métal ?

Donne le nombre d'électrons de valence (numéro de colonne) de chaque atome, et précise s'il s'agit d'un métal ou d'un non-métal.

  1. a)

    Na\ce{Na}

    Le nombre d'électrons de valence est le numéro de colonne ; les métaux sont à gauche du tableau.

    Na\ce{Na} : 1\mathbf{1} électron de valence, métal.

  2. b)

    Mg\ce{Mg}

    Mg\ce{Mg} : 2\mathbf{2}, métal.

  3. c)

    Al\ce{Al}

    Al\ce{Al} : 3\mathbf{3}, métal.

  4. d)

    P\ce{P}

    P\ce{P} : 5\mathbf{5}, non-métal.

  5. e)

    S\ce{S}

    S\ce{S} : 6\mathbf{6}, non-métal.

Exercice 8cation ou anion ?

Dans chacun de ces composés ioniques, indique quel atome devient un cation et lequel devient un anion, en précisant leur charge.

  1. a)

    NaCl\ce{NaCl}

    Le métal (peu électronégatif) cède ses électrons et devient un cation ; le non-métal les capte et devient un anion.

    NaCl\ce{NaCl} : NaNaX+\ce{Na -> Na+} (cation) et ClClX\ce{Cl -> Cl-} (anion).

  2. b)

    MgO\ce{MgO}

    MgO\ce{MgO} : MgMgX2+\ce{Mg -> Mg^2+} (cation) et OOX2\ce{O -> O^2-} (anion).

  3. c)

    KBr\ce{KBr}

    KBr\ce{KBr} : KKX+\ce{K -> K+} (cation) et BrBrX\ce{Br -> Br-} (anion).

  4. d)

    CaFX2\ce{CaF2}

    CaFX2\ce{CaF2} : CaCaX2+\ce{Ca -> Ca^2+} (cation) et deux FFX\ce{F -> F-} (anions).

Exercice 9quel gaz rare l'atome vise-t-il ?

En formant ses liaisons, chaque atome cherche à imiter la configuration du gaz rare le plus proche. Indique lequel : He\ce{He}, Ne\ce{Ne} ou Ar\ce{Ar}.

  1. a)

    H\ce{H}

    Chaque atome complète sa couche externe pour ressembler au gaz rare voisin.

    H\ce{H} \to He\ce{He} (duet).

  2. b)

    C\ce{C}

    C\ce{C} \to Ne\ce{Ne}.

  3. c)

    O\ce{O}

    O\ce{O} \to Ne\ce{Ne}.

  4. d)

    Na\ce{Na}

    Na\ce{Na} \to Ne\ce{Ne} (en cédant son électron).

  5. e)

    Cl\ce{Cl}

    Cl\ce{Cl} \to Ar\ce{Ar}.

Exercice 10liaison simple, double ou triple ?

Dans chaque molécule, les deux atomes mettent en commun un, deux ou trois doublets. Précise s'il s'agit d'une liaison simple, double ou triple.

  1. a)

    ClX2\ce{Cl2}

    Le nombre de doublets partagés donne l'ordre de la liaison.

    ClX2\ce{Cl2} : liaison simple (11 doublet partagé).

  2. b)

    OX2\ce{O2}

    OX2\ce{O2} : liaison double (22 doublets).

  3. c)

    NX2\ce{N2}

    NX2\ce{N2} : liaison triple (33 doublets).

  4. d)

    HCl\ce{HCl}

    HCl\ce{HCl} : liaison simple (11 doublet).

Exercice 11nombre total d'électrons de valence

Ces molécules sont neutres. Donne le nombre total d'électrons de valence (somme des numéros de colonne).

  1. a)

    HX2O\ce{H2O}

    On additionne les numéros de colonne (H\ce{H}=1, C\ce{C}=4, N\ce{N}=5, O\ce{O}=6, F\ce{F}=7).

    HX2O\ce{H2O} : 6+2×1=86 + 2\times 1 = \mathbf{8}.

  2. b)

    NHX3\ce{NH3}

    NHX3\ce{NH3} : 5+3×1=85 + 3\times 1 = \mathbf{8}.

  3. c)

    CHX4\ce{CH4}

    CHX4\ce{CH4} : 4+4×1=84 + 4\times 1 = \mathbf{8}.

  4. d)

    HF\ce{HF}

    HF\ce{HF} : 7+1=87 + 1 = \mathbf{8}.

Exercice 12compter les électrons autour de l'atome central

Pour chaque atome central décrit, compte le nombre total d'électrons qui l'entourent (chaque liaison, simple, double ou triple, apporte 22 e^- par doublet partagé), puis dis s'il respecte l'octet (ou le duet).

  1. a)

    F\ce{F} dans HF\ce{HF} : 11 liaison simple et 33 doublets non liants.

    On compte 22 e^- par doublet partagé et 22 e^- par doublet non liant.

    F\ce{F} : 1×2+3×2=81\times 2 + 3\times 2 = 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

  2. b)

    N\ce{N} dans NX2\ce{N2} : 11 liaison triple et 11 doublet non liant.

    N\ce{N} : 3×2+2=83\times 2 + 2 = 8 e^- (la triple liaison vaut 33 doublets) \Rightarrow octet respecté.

  3. c)

    C\ce{C} dans COX2\ce{CO2} : 22 liaisons doubles, aucun doublet non liant.

    C\ce{C} : 2×(2×2)=82\times(2\times 2) = 8 e^- (deux liaisons doubles) \Rightarrow octet respecté.

  4. d)

    P\ce{P} dans PHX3\ce{PH3} : 33 liaisons simples et 11 doublet non liant.

    P\ce{P} : 3×2+2=83\times 2 + 2 = 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

Exercice 13lire une structure de Lewis

Voici la structure de Lewis de l'eau HX2O\ce{H2O} (les points violets sont les doublets non liants de l'oxygène).

  1. a)

    Combien de doublets liants entourent l'oxygène ?

    On lit directement la figure.

    2\mathbf{2} doublets liants (les deux liaisons OH\ce{O-H}).

  2. b)

    Combien de doublets non liants porte-t-il ?

    2\mathbf{2} doublets non liants (les deux paires violettes).

  3. c)

    L'oxygène respecte-t-il l'octet ?

    Oui : 2×2+2×2=82\times 2 + 2\times 2 = 8 e^- autour de O\ce{O}, l'octet est respecté.

Exercice 14donneur ou accepteur ?

Pour former une liaison dative, il faut un donneur (qui possède un doublet non liant) et un accepteur (qui possède une case vide). Pour chaque espèce, dis quel rôle elle peut jouer.

  1. a)

    Le proton HX+\ce{H+} (aucun électron).

    Le donneur possède un doublet non liant ; l'accepteur possède une case vide.

    HX+\ce{H+} : accepteur (aucun électron, une case vide).

  2. b)

    L'azote de NHX3\ce{NH3} (un doublet non liant).

    N\ce{N} de NHX3\ce{NH3} : donneur (il partage son doublet non liant).

  3. c)

    L'oxygène de HX2O\ce{H2O} (deux doublets non liants).

    O\ce{O} de HX2O\ce{H2O} : donneur (il partage un de ses deux doublets libres).

  4. d)

    Le bore de BFX3\ce{BF3} (seulement 66 e^- autour de lui, une case vide).

    B\ce{B} de BFX3\ce{BF3} : accepteur (octet incomplet, une case vide).

Exercice 15combien de doublets non liants ?

Dans chaque molécule, donne le nombre de doublets non liants portés par l'atome central.

  1. a)

    O\ce{O} dans HX2O\ce{H2O}

    On retranche les doublets liants du total ; le reste est non liant.

    O\ce{O} dans HX2O\ce{H2O} : 2\mathbf{2} doublets non liants.

  2. b)

    N\ce{N} dans NHX3\ce{NH3}

    N\ce{N} dans NHX3\ce{NH3} : 1\mathbf{1} doublet non liant.

  3. c)

    C\ce{C} dans CHX4\ce{CH4}

    C\ce{C} dans CHX4\ce{CH4} : 0\mathbf{0} doublet non liant.

  4. d)

    F\ce{F} dans HF\ce{HF}

    F\ce{F} dans HF\ce{HF} : 3\mathbf{3} doublets non liants.

Moyen15 exercices
Exercice 1repérer la liaison dative

Ces deux ions se forment par capture d'un proton HX+\ce{H+}. Pour chacun, indique quelle liaison est dative, quel atome est le donneur et lequel est l'accepteur.

  1. a)

    NHX4X+\ce{NH4+} (formé à partir de NHX3\ce{NH3} ++ HX+\ce{H+}).

    Le proton HX+\ce{H+} n'a aucun électron (case vide) : c'est toujours l'accepteur. L'atome qui possède un doublet non liant est le donneur.

    NHX4X+\ce{NH4+} : une des quatre liaisons NH\ce{N-H} est dative. Donneur == azote (il apporte son doublet non liant) ; accepteur == HX+\ce{H+}. Les quatre liaisons deviennent ensuite identiques.

  2. b)

    HX3OX+\ce{H3O+} (formé à partir de HX2O\ce{H2O} ++ HX+\ce{H+}).

    HX3OX+\ce{H3O+} : une des trois liaisons OH\ce{O-H} est dative. Donneur == oxygène (un de ses doublets libres) ; accepteur == HX+\ce{H+}.

Exercice 2nombre total d'électrons de valence

Calcule le nombre total d'électrons de valence de chaque édifice (attention à la charge).

  1. a)

    COX2\ce{CO2}

    On additionne les électrons de valence de tous les atomes, puis on retranche la charge qq (on ajoute q|q| pour un anion, on retranche qq pour un cation).

    COX2\ce{CO2} : 4+2×6=164 + 2\times 6 = \mathbf{16}.

  2. b)

    NHX4X+\ce{NH4+}

    NHX4X+\ce{NH4+} : 5+4×11=85 + 4\times 1 - 1 = \mathbf{8} (cation : 1-1).

  3. c)

    SOX4X2\ce{SO4^2-}

    SOX4X2\ce{SO4^2-} : 6+4×6+2=326 + 4\times 6 + 2 = \mathbf{32} (anion : +2+2).

  4. d)

    CHX4\ce{CH4}

    CHX4\ce{CH4} : 4+4×1=84 + 4\times 1 = \mathbf{8}.

Exercice 3octet, lacune ou octet étendu ?

Pour l'atome central souligné, dis s'il respecte l'octet, présente une lacune (sous-octet) ou un octet étendu.

  1. a)

    C\ce{C} dans CHX4\ce{CH4}

    On compte les électrons autour de l'atome central (22 par liaison).

    C\ce{C} dans CHX4\ce{CH4} : 44 liaisons =8= 8 e^- \Rightarrow octet.

  2. b)

    B\ce{B} dans BFX3\ce{BF3}

    B\ce{B} dans BFX3\ce{BF3} : 33 liaisons =6= 6 e^- \Rightarrow lacune (sous-octet).

  3. c)

    S\ce{S} dans SFX6\ce{SF6}

    S\ce{S} dans SFX6\ce{SF6} : 66 liaisons =12= 12 e^- \Rightarrow octet étendu.

  4. d)

    P\ce{P} dans PClX5\ce{PCl5}

    P\ce{P} dans PClX5\ce{PCl5} : 55 liaisons =10= 10 e^- \Rightarrow octet étendu.

  5. e)

    Be\ce{Be} dans BeClX2\ce{BeCl2}

    Be\ce{Be} dans BeClX2\ce{BeCl2} : 22 liaisons =4= 4 e^- \Rightarrow lacune.

Exercice 4qui peut dépasser l'octet ?

Parmi ces atomes centraux, lesquels peuvent dépasser l'octet ? Justifie par leur période dans le tableau périodique.

  1. a)

    N\ce{N}

    Seuls les éléments de la 3e période et au-delà (orbitales dd accessibles) peuvent dépasser l'octet.

    N\ce{N} : non (2e2^{\text{e}} période, strictement 88 e^-).

  2. b)

    S\ce{S}

    S\ce{S} : oui (3e3^{\text{e}} période).

  3. c)

    O\ce{O}

    O\ce{O} : non (2e2^{\text{e}} période).

  4. d)

    Cl\ce{Cl}

    Cl\ce{Cl} : oui (3e3^{\text{e}} période).

  5. e)

    C\ce{C}

    C\ce{C} : non (2e2^{\text{e}} période).

Exercice 5électronégativité et caractère ionique

On donne les électronégativités : H\ce{H} 2,22{,}2 ; Cl\ce{Cl} 3,23{,}2 ; Na\ce{Na} 0,90{,}9 ; F\ce{F} 4,04{,}0. Classe les liaisons suivantes de la moins polaire à la plus polaire (caractère ionique croissant).

ClX2  ,HCl  ,NaCl  ,NaF.\ce{Cl2}\;,\quad \ce{HCl}\;,\quad \ce{NaCl}\;,\quad \ce{NaF}.

Le caractère ionique croît avec la différence d'électronégativité Δχ\Delta\chi.

ClX2:Δχ=0  <  HCl:3,22,2=1,0  <  NaCl:3,20,9=2,3  <  NaF:4,00,9=3,1.\ce{Cl2} : \Delta\chi = 0 \;<\; \ce{HCl} : |3{,}2-2{,}2| = 1{,}0 \;<\; \ce{NaCl} : |3{,}2-0{,}9| = 2{,}3 \;<\; \ce{NaF} : |4{,}0-0{,}9| = 3{,}1.

Classement final : ClX2<HCl<NaCl<NaF\ce{Cl2} < \ce{HCl} < \ce{NaCl} < \ce{NaF}. La liaison ClX2\ce{Cl2} est purement covalente (Δχ=0\Delta\chi = 0), NaF\ce{NaF} est la plus ionique.

Exercice 6nombre total d'électrons de valence d'un ion

Calcule le nombre total d'électrons de valence de chaque ion (tiens compte de la charge : on ajoute q|q| pour un anion, on retranche qq pour un cation). On donne H\ce{H}=1, C\ce{C}=4, N\ce{N}=5, O\ce{O}=6, S\ce{S}=6, P\ce{P}=5, Cl\ce{Cl}=7.

  1. a)

    NOX3X\ce{NO3-}

    On somme les électrons de valence de tous les atomes, puis on corrige la charge.

    NOX3X\ce{NO3-} : 5+3×6+1=245 + 3\times 6 + 1 = \mathbf{24} (anion : +1+1).

  2. b)

    COX3X2\ce{CO3^2-}

    COX3X2\ce{CO3^2-} : 4+3×6+2=244 + 3\times 6 + 2 = \mathbf{24} (anion : +2+2).

  3. c)

    POX4X3\ce{PO4^3-}

    POX4X3\ce{PO4^3-} : 5+4×6+3=325 + 4\times 6 + 3 = \mathbf{32} (anion : +3+3).

  4. d)

    ClOX4X\ce{ClO4-}

    ClOX4X\ce{ClO4-} : 7+4×6+1=327 + 4\times 6 + 1 = \mathbf{32} (anion : +1+1).

  5. e)

    HX2SOX4\ce{H2SO4}

    HX2SOX4\ce{H2SO4} : 2×1+6+4×6=322\times 1 + 6 + 4\times 6 = \mathbf{32} (édifice neutre).

Exercice 7octet, lacune ou octet étendu ?

Pour l'atome central indiqué, compte les électrons qui l'entourent (liaisons et doublets non liants) et conclus : octet, lacune (sous-octet) ou octet étendu.

  1. a)

    Al\ce{Al} dans AlClX3\ce{AlCl3} (33 liaisons, 00 doublet non liant).

    On compte 22 e^- par liaison et 22 e^- par doublet non liant.

    Al\ce{Al} : 3×2=63\times 2 = 6 e^- \Rightarrow lacune (sous-octet).

  2. b)

    Xe\ce{Xe} dans XeFX4\ce{XeF4} (44 liaisons, 22 doublets non liants).

    Xe\ce{Xe} : 4×2+2×2=124\times 2 + 2\times 2 = 12 e^- \Rightarrow octet étendu.

  3. c)

    P\ce{P} dans PClX3\ce{PCl3} (33 liaisons, 11 doublet non liant).

    P\ce{P} : 3×2+2=83\times 2 + 2 = 8 e^- \Rightarrow octet (le doublet libre suffit).

  4. d)

    Cl\ce{Cl} dans ClFX3\ce{ClF3} (33 liaisons, 22 doublets non liants).

    Cl\ce{Cl} : 3×2+2×2=103\times 2 + 2\times 2 = 10 e^- \Rightarrow octet étendu.

  5. e)

    C\ce{C} dans COX2\ce{CO2} (22 liaisons doubles, 00 doublet non liant).

    C\ce{C} : 2×(2×2)=82\times(2\times 2) = 8 e^- \Rightarrow octet.

Exercice 8polarité et sens du dipôle

On donne les électronégativités : H\ce{H} 2,22{,}2 ; C\ce{C} 2,52{,}5 ; O\ce{O} 3,43{,}4 ; Cl\ce{Cl} 3,23{,}2 ; F\ce{F} 4,04{,}0. Pour chaque liaison, dis si elle est polaire ou non polaire et, si elle l'est, quel atome porte la charge partielle négative δ\delta^-.

  1. a)

    HCl\ce{H-Cl}

    La liaison est polaire dès que Δχ0\Delta\chi \neq 0 ; le δ\delta^- se porte sur l'atome le plus électronégatif.

    HCl\ce{H-Cl} : polaire, δ\delta^- sur Cl\ce{Cl} (Δχ=1,0\Delta\chi = 1{,}0).

  2. b)

    HF\ce{H-F}

    HF\ce{H-F} : polaire, δ\delta^- sur F\ce{F} (Δχ=1,8\Delta\chi = 1{,}8).

  3. c)

    la liaison CO\ce{C-O}

    CO\ce{C-O} : polaire, δ\delta^- sur O\ce{O} (Δχ=0,9\Delta\chi = 0{,}9).

  4. d)

    la liaison CH\ce{C-H}

    CH\ce{C-H} : faiblement polaire, δ\delta^- sur C\ce{C} (Δχ=0,3\Delta\chi = 0{,}3).

  5. e)

    ClCl\ce{Cl-Cl}

    ClCl\ce{Cl-Cl} : non polaire (Δχ=0\Delta\chi = 0, aucune charge partielle).

Exercice 9compléter l'octet avec l'hydrogène

Un non-métal forme le nombre de liaisons covalentes simples qui complète son octet (règle « 8N8-N », où NN est le nombre d'électrons de valence). Donne ce nombre de liaisons, puis la formule de l'hydrure correspondant (composé avec H\ce{H}).

  1. a)

    N\ce{N} (N=5N=5)

    Nombre de liaisons =8N= 8 - N ; on ajoute autant d'atomes H\ce{H}.

    N\ce{N} : 85=38-5 = 3 liaisons \Rightarrow NHX3\ce{NH3}.

  2. b)

    O\ce{O} (N=6N=6)

    O\ce{O} : 86=28-6 = 2 liaisons \Rightarrow HX2O\ce{H2O}.

  3. c)

    C\ce{C} (N=4N=4)

    C\ce{C} : 84=48-4 = 4 liaisons \Rightarrow CHX4\ce{CH4}.

  4. d)

    S\ce{S} (N=6N=6)

    S\ce{S} : 86=28-6 = 2 liaisons \Rightarrow HX2S\ce{H2S}.

  5. e)

    Cl\ce{Cl} (N=7N=7)

    Cl\ce{Cl} : 87=18-7 = 1 liaison \Rightarrow HCl\ce{HCl}.

Exercice 10liaisons datives moins classiques

Chaque édifice ci-dessous se forme par création d'une liaison dative. Indique l'atome donneur, l'atome accepteur, et ce qui rend l'accepteur capable de recevoir le doublet.

  1. a)

    L'adduit HX3NBFX3\ce{H3N}\rightarrow\ce{BF3} (à partir de NHX3\ce{NH3} et BFX3\ce{BF3}).

    Le donneur apporte un doublet non liant ; l'accepteur offre une case vide (souvent un atome à lacune électronique).

    HX3NBFX3\ce{H3N}\rightarrow\ce{BF3} : donneur == azote (doublet non liant) ; accepteur == bore (il n'avait que 66 e^-, une case vide \Rightarrow il atteint l'octet).

  2. b)

    L'ion AlClX4X\ce{AlCl4-} (à partir de AlClX3\ce{AlCl3} et ClX\ce{Cl-}).

    AlClX4X\ce{AlCl4-} : donneur == ion ClX\ce{Cl-} (un de ses doublets libres) ; accepteur == aluminium (lacune, 66 e^- \to 88).

  3. c)

    L'ion HX3OX+\ce{H3O+} (à partir de HX2O\ce{H2O} et HX+\ce{H+}).

    HX3OX+\ce{H3O+} : donneur == oxygène (un doublet libre) ; accepteur == HX+\ce{H+} (case vide, aucun électron).

Exercice 11covalente pure, covalente polaire ou ionique ?

On classe une liaison d'après la différence d'électronégativité Δχ\Delta\chi : covalente non polaire si Δχ<0,4\Delta\chi < 0{,}4 ; covalente polaire si 0,4Δχ<1,70{,}4 \le \Delta\chi < 1{,}7 ; ionique si Δχ1,7\Delta\chi \ge 1{,}7. On donne H\ce{H} 2,22{,}2 ; Br\ce{Br} 3,03{,}0 ; O\ce{O} 3,43{,}4 ; Cl\ce{Cl} 3,23{,}2 ; F\ce{F} 4,04{,}0 ; K\ce{K} 0,80{,}8 ; Cs\ce{Cs} 0,80{,}8. Qualifie chaque liaison.

  1. a)

    FX2\ce{F2}

    On calcule Δχ\Delta\chi et on applique les seuils.

    FX2\ce{F2} : Δχ=0<0,4\Delta\chi = 0 < 0{,}4 \Rightarrow covalente non polaire.

  2. b)

    HBr\ce{H-Br}

    HBr\ce{H-Br} : 3,02,2=0,8|3{,}0-2{,}2| = 0{,}8 \Rightarrow covalente polaire.

  3. c)

    KCl\ce{KCl}

    KCl\ce{KCl} : 3,20,8=2,41,7|3{,}2-0{,}8| = 2{,}4 \ge 1{,}7 \Rightarrow ionique.

  4. d)

    la liaison OH\ce{O-H} (dans HX2O\ce{H2O})

    OH\ce{O-H} : 3,42,2=1,2|3{,}4-2{,}2| = 1{,}2 \Rightarrow covalente polaire.

  5. e)

    CsF\ce{CsF}

    CsF\ce{CsF} : 4,00,8=3,2|4{,}0-0{,}8| = 3{,}2 \Rightarrow ionique.

Exercice 12lacune électronique et acidité de Lewis

Ces trois atomes centraux présentent une lacune électronique. Pour chacun :

  1. a)

    compte les électrons autour de l'atome central ;

    Le nombre d'électrons manquants vaut 88 moins le décompte ; chaque liaison dative apporte 22 e^-.

    B\ce{B} dans BHX3\ce{BH3} : 66 e^- ; il en manque 22 \Rightarrow il peut accepter 1\mathbf{1} liaison dative (ex. BHX4X\ce{BH4-}).

  2. b)

    donne le nombre d'électrons qui lui manquent pour atteindre l'octet ;

    Be\ce{Be} dans BeClX2\ce{BeCl2} : 44 e^- ; il en manque 44 \Rightarrow il peut accepter 2\mathbf{2} liaisons datives (ex. BeClX4X2\ce{BeCl4^2-}).

  3. c)

    déduis-en combien de liaisons datives supplémentaires il peut accepter.

    Applique à :

    1. B\ce{B} dans BHX3\ce{BH3}
    2. Be\ce{Be} dans BeClX2\ce{BeCl2}
    3. Al\ce{Al} dans AlClX3\ce{AlCl3}

    Al\ce{Al} dans AlClX3\ce{AlCl3} : 66 e^- ; il en manque 22 \Rightarrow il peut accepter 1\mathbf{1} liaison dative (ex. AlClX4X\ce{AlCl4-}).

Exercice 13molécule covalente ou solide ionique ?

D'après la nature de leurs atomes (métal ++ non-métal \Rightarrow ionique ; non-métaux entre eux \Rightarrow covalent), dis si chaque corps est plutôt une molécule covalente (ou un solide covalent) ou un solide ionique.

  1. a)

    COX2\ce{CO2}

    Métal ++ non-métal \Rightarrow ionique ; non-métaux entre eux \Rightarrow covalent.

    COX2\ce{CO2} : molécule covalente (C\ce{C} et O\ce{O}, deux non-métaux).

  2. b)

    CaClX2\ce{CaCl2}

    CaClX2\ce{CaCl2} : solide ionique (Ca\ce{Ca} métal ++ Cl\ce{Cl} non-métal).

  3. c)

    NHX3\ce{NH3}

    NHX3\ce{NH3} : molécule covalente (N\ce{N} et H\ce{H}).

  4. d)

    KX2O\ce{K2O}

    KX2O\ce{K2O} : solide ionique (K\ce{K} métal ++ O\ce{O}).

  5. e)

    SiOX2\ce{SiO2}

    SiOX2\ce{SiO2} : solide covalent (Si\ce{Si} et O\ce{O}, deux non-métaux : piège, ce n'est pas ionique).

  6. f)

    MgFX2\ce{MgF2}

    MgFX2\ce{MgF2} : solide ionique (Mg\ce{Mg} métal ++ F\ce{F}).

Exercice 14analyser une structure de Lewis

Voici la structure de Lewis du dioxyde de carbone COX2\ce{CO2} (les points violets sont les doublets non liants).

  1. a)

    Quelle est la nature (simple, double ou triple) de chaque liaison CO\ce{C-O} ?

    On lit la figure et on décompte autour de chaque atome.

    Chaque liaison CO\ce{C-O} est une liaison double (O=C=O\ce{O=C=O}).

  2. b)

    Combien d'électrons entourent l'atome de carbone ? Respecte-t-il l'octet ?

    Carbone : 2×(2×2)=82\times(2\times 2) = 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

  3. c)

    Combien de doublets non liants porte chaque atome d'oxygène ?

    Chaque oxygène porte 2\mathbf{2} doublets non liants.

  4. d)

    Chaque oxygène respecte-t-il l'octet ?

    Oxygène : 44 e^- (double liaison) +2×2=8+ 2\times 2 = 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

Exercice 15l'effet d'un proton sur le décompte

Le proton HX+\ce{H+} n'apporte aucun électron ; il possède seulement une case vide. On veut le vérifier sur deux couples.

  1. a)

    Calcule le nombre total d'électrons de valence de NHX3\ce{NH3}, puis de NHX4X+\ce{NH4+}. Que constates-tu ?

    Comme HX+\ce{H+} n'apporte aucun électron, le total est inchangé : la liaison dative réutilise un doublet non liant déjà présent.

    NHX3\ce{NH3} : 5+3=85 + 3 = 8 e^- ; NHX4X+\ce{NH4+} : 5+4×11=85 + 4\times 1 - 1 = 8 e^-. Total identique (88).

  2. b)

    Calcule le nombre total d'électrons de valence de HX2O\ce{H2O}, puis de HX3OX+\ce{H3O+}. Même question.

    HX2O\ce{H2O} : 6+2=86 + 2 = 8 e^- ; HX3OX+\ce{H3O+} : 6+3×11=86 + 3\times 1 - 1 = 8 e^-. Total identique (88).

Difficile15 exercices
Exercice 1qui n'obéit pas à l'octet ?

Parmi les édifices SiFX4\ce{SiF4}, BFX3\ce{BF3}, IFX5\ce{IF5} et CX2HX4\ce{C2H4}, indique ceux qui ne respectent pas la règle de l'octet. Pour chacun, précise s'il s'agit d'une lacune électronique ou d'un octet étendu. (On rappelle : Si\ce{Si} et I\ce{I} peuvent former plus de 44 liaisons.)

On compte les électrons autour de l'atome central.

  • SiFX4\ce{SiF4} : Si\ce{Si} forme 44 liaisons =8= 8 e^- \Rightarrow octet respecté.
  • BFX3\ce{BF3} : B\ce{B} forme 33 liaisons =6= 6 e^- \Rightarrow lacune électronique.
  • IFX5\ce{IF5} : I\ce{I} forme 55 liaisons +1+ 1 doublet libre =12= 12 e^- \Rightarrow octet étendu (I\ce{I}, 5e5^{\text{e}} période).
  • CX2HX4\ce{C2H4} : chaque C\ce{C} a 88 e^- (dont la double liaison C=C\ce{C=C}) \Rightarrow octet respecté.

Ne respectent pas l'octet : BFX3\ce{BF3} (lacune) et IFX5\ce{IF5} (octet étendu).

Exercice 2compter les électrons de valence d'un sel

Le corps humain régule finement ses ions. On s'intéresse à deux édifices.

  1. a)

    Le nitrite d'hydrogène HNOX2\ce{HNO2} : donne son nombre total d'électrons de valence.

    On additionne les électrons de valence de tous les atomes (H=1, N=5, O=6, S=6\ce{H}=1,\ \ce{N}=5,\ \ce{O}=6,\ \ce{S}=6) ; les deux édifices sont globalement neutres (q=0q=0).

    HNOX2\ce{HNO2} : 1+5+2×6=181 + 5 + 2\times 6 = \mathbf{18} e^-.

  2. b)

    Le sulfite d'ammonium (NHX4)X2SOX3\ce{(NH4)2SO3} : donne son nombre total d'électrons de valence.

    (NHX4)X2SOX3\ce{(NH4)2SO3} : 2×(5+4×1)NHX4+6+3×6SOX3=2×9+24=422\times\underbrace{(5 + 4\times 1)}_{\ce{NH4}} + \underbrace{6 + 3\times 6}_{\ce{SO3}} = 2\times 9 + 24 = \mathbf{42} e^-.

Exercice 3deux ions, deux liaisons datives

On forme l'ion hydronium HX3OX+\ce{H3O+} et l'ion ammonium NHX4X+\ce{NH4+}.

  1. a)

    Écris l'équation de formation de chacun à partir d'une molécule neutre et d'un proton HX+\ce{H+}.

    HX2O+HX+HX3OX+\ce{H2O + H+ -> H3O+} et NHX3+HX+NHX4X+\ce{NH3 + H+ -> NH4+}.

  2. b)

    Dans chaque cas, quel atome est le donneur, et pourquoi peut-il l'être ?

    Le donneur est l'oxygène (dans HX3OX+\ce{H3O+}) et l'azote (dans NHX4X+\ce{NH4+}) : chacun possède un doublet non liant qu'il partage avec le proton HX+\ce{H+}, lequel a une case vide (accepteur).

  3. c)

    Combien de doublets non liants reste-t-il sur l'atome central après formation de l'ion ?

    HX3OX+\ce{H3O+} : l'oxygène avait 22 doublets libres, il en cède un \Rightarrow il en reste 1\mathbf{1}. NHX4X+\ce{NH4+} : l'azote avait 11 doublet libre, il le cède \Rightarrow il en reste 0\mathbf{0}.

Exercice 4classer par caractère ionique

On donne les électronégativités : Na\ce{Na} 0,90{,}9 ; C\ce{C} 2,52{,}5 ; Br\ce{Br} 3,03{,}0 ; Cl\ce{Cl} 3,23{,}2 ; O\ce{O} 3,43{,}4 ; F\ce{F} 4,04{,}0. Classe les composés ClX2\ce{Cl2}, CO\ce{CO}, NaBr\ce{NaBr} et NaF\ce{NaF} par différence d'électronégativité croissante, puis indique lequel possède le plus fort caractère ionique.

Le caractère ionique croît avec Δχ\Delta\chi :

ClX2:0  <  CO:3,42,5=0,9  <  NaBr:3,00,9=2,1  <  NaF:4,00,9=3,1.\ce{Cl2}:\,0 \;<\; \ce{CO}:\,|3{,}4-2{,}5| = 0{,}9 \;<\; \ce{NaBr}:\,|3{,}0-0{,}9| = 2{,}1 \;<\; \ce{NaF}:\,|4{,}0-0{,}9| = 3{,}1.

Classement : ClX2<CO<NaBr<NaF\ce{Cl2} < \ce{CO} < \ce{NaBr} < \ce{NaF}. Le plus fort caractère ionique est celui de NaF\ce{NaF}.

Exercice 5pourquoi PClX5\ce{PCl5} existe et pas NClX5\ce{NCl5} ?

Le pentachlorure de phosphore PClX5\ce{PCl5} et l'hexafluorure de soufre SFX6\ce{SF6} existent, mais les édifices NClX5\ce{NCl5} et OFX6\ce{OF6} n'existent pas. Explique cette différence en t'appuyant sur la règle de l'octet et sur la position des éléments dans le tableau périodique.

P\ce{P} et S\ce{S} appartiennent à la 3e période : ils disposent d'orbitales dd accessibles et peuvent donc dépasser l'octetP\ce{P} accueille 1010 e^- (55 liaisons dans PClX5\ce{PCl5}), S\ce{S} accueille 1212 e^- (66 liaisons dans SFX6\ce{SF6}).

En revanche N\ce{N} et O\ce{O} sont en 2e période : ils sont strictement limités à 88 e^-. NClX5\ce{NCl5} exigerait 1010 e^- autour de l'azote et OFX6\ce{OF6} en exigerait 1212 autour de l'oxygène : ces octets étendus sont impossibles pour des éléments de la 2e2^{\text{e}} période. C'est pourquoi N\ce{N} ne forme au plus que 33 (ou 44 en portant une charge) liaisons et O\ce{O} au plus 22.

Exercice 6décompte électronique complet d'un ion

On applique la méthode du décompte à l'ion nitrite NOX2X\ce{NO2-} (N\ce{N}=5, O\ce{O}=6). On note nmaxn_{\max} le nombre d'électrons requis pour que tous les atomes aient leur octet, nvn_v le nombre total d'électrons de valence, n=nmaxnvn_\ell = n_{\max}-n_v le nombre d'électrons liants et nn=nvnn_{n\ell}=n_v-n_\ell le nombre d'électrons non liants.

  1. a)

    Calcule nvn_v (n'oublie pas la charge).

    On suit la méthode dans l'ordre.

    nv=5+2×6+1=18n_v = 5 + 2\times 6 + 1 = \mathbf{18} (l'anion apporte +1+1).

  2. b)

    Calcule nmaxn_{\max}.

    nmax=8×3=24n_{\max} = 8\times 3 = \mathbf{24} (33 atomes visant chacun l'octet).

  3. c)

    Déduis-en nn_\ell, puis le nombre de liaisons.

    n=nmaxnv=2418=6n_\ell = n_{\max} - n_v = 24 - 18 = 6 e^- \Rightarrow 3\mathbf{3} liaisons (une double N=O\ce{N=O} et une simple NO\ce{N-O}).

  4. d)

    Déduis-en nnn_{n\ell}, puis le nombre de doublets non liants.

    nn=nvn=186=12n_{n\ell} = n_v - n_\ell = 18 - 6 = 12 e^- \Rightarrow 6\mathbf{6} doublets non liants (un sur N\ce{N}, deux sur l'un des O\ce{O}, trois sur l'autre).

Exercice 7électrons de valence de molécules du vivant

Le métabolisme manipule sans cesse de petites molécules. Donne le nombre total d'électrons de valence de chacune (H\ce{H}=1, C\ce{C}=4, N\ce{N}=5, O\ce{O}=6, P\ce{P}=5 ; attention aux charges).

  1. a)

    L'urée CO(NHX2)X2\ce{CO(NH2)2} (déchet azoté ; formule brute CHX4NX2O\ce{CH4N2O}).

    On additionne les électrons de valence de tous les atomes et on corrige la charge.

    Urée CHX4NX2O\ce{CH4N2O} : 4+4×1+2×5+6=244 + 4\times 1 + 2\times 5 + 6 = \mathbf{24}.

  2. b)

    L'ion hydrogénocarbonate HCOX3X\ce{HCO3-} (tampon du sang).

    HCOX3X\ce{HCO3-} : 1+4+3×6+1=241 + 4 + 3\times 6 + 1 = \mathbf{24} (anion : +1+1).

  3. c)

    L'ion hydrogénophosphate HPOX4X2\ce{HPO4^2-} (tampon intracellulaire).

    HPOX4X2\ce{HPO4^2-} : 1+5+4×6+2=321 + 5 + 4\times 6 + 2 = \mathbf{32} (anion : +2+2).

Exercice 8hypervalence : décompte autour de l'atome central

Pour chaque édifice, compte le nombre d'électrons autour de l'atome central (liaisons ++ doublets non liants) et confirme qu'il présente un octet étendu.

  1. a)

    XeFX4\ce{XeF4} (Xe\ce{Xe} : 44 liaisons, 22 doublets non liants).

    On compte 22 e^- par liaison et 22 e^- par doublet non liant ; au-delà de 88, l'octet est étendu (possible car ces atomes sont d'une période 3\ge 3, sauf I\ce{I} en 5e5^{\text{e}}).

    XeFX4\ce{XeF4} : 4×2+2×2=124\times 2 + 2\times 2 = \mathbf{12} e^- \Rightarrow octet étendu.

  2. b)

    IX3X\ce{I3-} (l'iode central : 22 liaisons, 33 doublets non liants).

    IX3X\ce{I3-} : 2×2+3×2=102\times 2 + 3\times 2 = \mathbf{10} e^- \Rightarrow octet étendu.

  3. c)

    SFX4\ce{SF4} (S\ce{S} : 44 liaisons, 11 doublet non liant).

    SFX4\ce{SF4} : 4×2+2=104\times 2 + 2 = \mathbf{10} e^- \Rightarrow octet étendu.

  4. d)

    BrFX5\ce{BrF5} (Br\ce{Br} : 55 liaisons, 11 doublet non liant).

    BrFX5\ce{BrF5} : 5×2+2=125\times 2 + 2 = \mathbf{12} e^- \Rightarrow octet étendu.

Exercice 9espèces isoélectroniques

Deux espèces sont dites isoélectroniques lorsqu'elles possèdent le même nombre total d'électrons de valence (C\ce{C}=4, N\ce{N}=5, O\ce{O}=6).

  1. a)

    Calcule nvn_v pour CO\ce{CO}, NX2\ce{N2}, CNX\ce{CN-} et NOX+\ce{NO+}.

    CO\ce{CO} : 4+6=104+6 = 10 ; NX2\ce{N2} : 5+5=105+5 = 10 ; CNX\ce{CN-} : 4+5+1=104+5+1 = 10 ; NOX+\ce{NO+} : 5+61=105+6-1 = 10.

  2. b)

    Que constates-tu ? Ces quatre espèces sont-elles isoélectroniques ?

    Les quatre valent 10\mathbf{10} e^- de valence : elles sont bien isoélectroniques.

  3. c)

    Sachant qu'elles adoptent la même structure électronique que NX2\ce{N2}, quel est l'ordre de leur liaison (simple, double ou triple) ?

    Comme NX2\ce{N2}, elles portent une liaison triple (ordre de liaison 33 : une σ\sigma et deux π\pi), plus un doublet non liant sur chaque atome.

Exercice 10une molécule à électron célibataire

Le monoxyde d'azote NO\ce{NO} est une molécule-messager du système cardiovasculaire (il dilate les vaisseaux). On donne N\ce{N}=5, O\ce{O}=6.

  1. a)

    Calcule le nombre total d'électrons de valence de NO\ce{NO}. Qu'a-t-il de particulier ?

    nv(NO)=5+6=11n_v(\ce{NO}) = 5 + 6 = \mathbf{11} : c'est un nombre impair d'électrons.

  2. b)

    Tous les atomes peuvent-ils atteindre simultanément l'octet ? Explique.

    Non : avec un nombre impair d'électrons, un électron reste célibataire. L'azote ne s'entoure alors que de 77 e^- : NO\ce{NO} est une espèce radicalaire, exception à la règle de l'octet.

  3. c)

    Mène la même analyse pour le dioxyde d'azote NOX2\ce{NO2} (nvn_v et conclusion).

    nv(NOX2)=5+2×6=17n_v(\ce{NO2}) = 5 + 2\times 6 = \mathbf{17}, également impair : NOX2\ce{NO2} est lui aussi un radical et ne peut satisfaire l'octet de tous ses atomes.

Exercice 11adduits de Lewis et liaison dative

Un atome à lacune électronique peut compléter son octet en captant un doublet : il forme une liaison dative (réaction acide–base de Lewis).

  1. a)

    Dans l'adduit HX3NBFX3\ce{H3N}\rightarrow\ce{BF3}, identifie le donneur et l'accepteur, et dis quel atome voyait auparavant son octet incomplet.

    Donneur == azote (doublet non liant de NHX3\ce{NH3}) ; accepteur == bore. C'est le bore qui avait l'octet incomplet (66 e^- dans BFX3\ce{BF3}).

  2. b)

    Après formation de la liaison dative, combien d'électrons entourent le bore ? Son octet est-il désormais complet ?

    Après la liaison dative, le bore porte 44 liaisons, soit 4×2=84\times 2 = \mathbf{8} e^- : son octet est désormais complet.

  3. c)

    Mêmes questions pour l'ion BFX4X\ce{BF4-} formé à partir de BFX3\ce{BF3} et FX\ce{F-}.

    BFX4X\ce{BF4-} : donneur == ion FX\ce{F-} (un doublet libre), accepteur == bore ; là encore le bore passe de 66 à 8\mathbf{8} e^- (44 liaisons), octet complet.

Exercice 12classer par caractère ionique

On donne les électronégativités : Cs\ce{Cs} 0,80{,}8 ; Li\ce{Li} 1,01{,}0 ; H\ce{H} 2,22{,}2 ; C\ce{C} 2,52{,}5 ; I\ce{I} 2,72{,}7 ; Br\ce{Br} 3,03{,}0 ; F\ce{F} 4,04{,}0.

  1. a)

    Calcule Δχ\Delta\chi pour IBr\ce{IBr}, LiH\ce{LiH}, la liaison CF\ce{C-F} (dans CFX4\ce{CF4}), HF\ce{HF} et CsF\ce{CsF}.

    Le caractère ionique croît avec Δχ\Delta\chi.

    IBr\ce{IBr} : 3,02,7=0,3|3{,}0-2{,}7| = 0{,}3 ; LiH\ce{LiH} : 2,21,0=1,2|2{,}2-1{,}0| = 1{,}2 ; CF\ce{C-F} : 4,02,5=1,5|4{,}0-2{,}5| = 1{,}5 ; HF\ce{HF} : 4,02,2=1,8|4{,}0-2{,}2| = 1{,}8 ; CsF\ce{CsF} : 4,00,8=3,2|4{,}0-0{,}8| = 3{,}2.

  2. b)

    Classe ces liaisons par caractère ionique croissant.

    Ordre croissant : IBr<LiH<CF<HF<CsF\ce{IBr} < \ce{LiH} < \ce{C-F} < \ce{HF} < \ce{CsF}.

  3. c)

    À l'aide des seuils (Δχ<0,4\Delta\chi<0{,}4 : non polaire ; 0,4Δχ<1,70{,}4\le\Delta\chi<1{,}7 : polaire ; Δχ1,7\Delta\chi\ge 1{,}7 : ionique), qualifie chacune et désigne la plus ionique.

    IBr\ce{IBr} non polaire ; LiH\ce{LiH} et CF\ce{C-F} covalentes polaires ; HF\ce{HF} et CsF\ce{CsF} ioniques. La plus ionique est CsF\ce{CsF}.

Exercice 13la covalence maximale

On s'interroge sur le nombre maximal de liaisons qu'un atome peut former.

  1. a)

    Quel est le nombre maximal de liaisons covalentes que l'azote N\ce{N} peut former ? Illustre par un exemple et justifie par l'octet.

    L'azote forme au plus 4\mathbf{4} liaisons (ex. NHX4X+\ce{NH4+}) : 44 liaisons =8= 8 e^-, c'est exactement l'octet, qu'il ne peut pas dépasser.

  2. b)

    Le phosphore P\ce{P} forme 55 liaisons dans PFX5\ce{PF5}. Pourquoi N\ce{N} ne peut-il pas former NFX5\ce{NF5} ?

    NFX5\ce{NF5} exigerait 55 liaisons, soit 1010 e^- autour de N\ce{N} : impossible, car N\ce{N} (2e2^{\text{e}} période) est strictement limité à 88 e^-. P\ce{P} (3e3^{\text{e}} période, orbitales dd) peut, lui, accueillir 1010 e^-.

  3. c)

    L'ion PFX6X\ce{PF6-} (six liaisons autour de P\ce{P}) existe. L'ion NFX6X\ce{NF6-} peut-il exister ? Justifie.

    NFX6X\ce{NF6-} exigerait 1212 e^- autour de N\ce{N} : impossible pour un élément de 2e2^{\text{e}} période. PFX6X\ce{PF6-} existe car P\ce{P} (3e3^{\text{e}} période) accepte l'octet étendu (1212 e^-).

Exercice 14électrons de valence de sels d'ammonium

Ces sels sont formés uniquement de non-métaux (cations NHX4X+\ce{NH4+} et anions polyatomiques). Donne le nombre total d'électrons de valence de chacun (H\ce{H}=1, N\ce{N}=5, C\ce{C}=4, O\ce{O}=6, P\ce{P}=5 ; l'édifice global est neutre).

  1. a)

    Le carbonate d'ammonium (NHX4)X2COX3\ce{(NH4)2CO3}.

    On somme les électrons de valence de tous les atomes ; l'édifice est neutre.

    (NHX4)X2COX3\ce{(NH4)2CO3} : 2×(5+4)NHX4+(4+3×6)COX3=18+22=402\times\underbrace{(5+4)}_{\ce{NH4}} + \underbrace{(4+3\times 6)}_{\ce{CO3}} = 18 + 22 = \mathbf{40}.

  2. b)

    Le nitrate d'ammonium NHX4NOX3\ce{NH4NO3}.

    NHX4NOX3\ce{NH4NO3} : (5+4)NHX4+(5+3×6)NOX3=9+23=32\underbrace{(5+4)}_{\ce{NH4}} + \underbrace{(5+3\times 6)}_{\ce{NO3}} = 9 + 23 = \mathbf{32}.

  3. c)

    Le phosphate d'ammonium (NHX4)X3POX4\ce{(NH4)3PO4}.

    (NHX4)X3POX4\ce{(NH4)3PO4} : 3×(5+4)NHX4+(5+4×6)POX4=27+29=563\times\underbrace{(5+4)}_{\ce{NH4}} + \underbrace{(5+4\times 6)}_{\ce{PO4}} = 27 + 29 = \mathbf{56}.

Exercice 15analyser une structure de Lewis

Voici la structure de Lewis du cyanure d'hydrogène HCN\ce{HCN} (le doublet violet est le doublet non liant de l'azote).

  1. a)

    Quelle est la nature de la liaison CN\ce{C-N} ? Et de la liaison HC\ce{H-C} ?

    On lit la figure : HCN\ce{H-C#N} avec un doublet non liant sur l'azote.

    La liaison CN\ce{C-N} est triple ; la liaison HC\ce{H-C} est simple.

  2. b)

    Vérifie l'octet du carbone.

    Carbone : 1×21\times 2 (HC\ce{H-C}) +3×2+ 3\times 2 (triple) =8= 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

  3. c)

    Vérifie l'octet de l'azote.

    Azote : 3×23\times 2 (triple) +2+ 2 (doublet non liant) =8= 8 e^- \Rightarrow octet respecté.

  4. d)

    Calcule le nombre total d'électrons de valence et vérifie qu'il se répartit bien en doublets liants ++ doublets non liants.

    nv=1+4+5=10n_v = 1 + 4 + 5 = 10 e^- == 44 doublets liants (88 e^- : 11 simple +1+ 1 triple) +1+ 1 doublet non liant (22 e^-). Le compte est cohérent (8+2=108 + 2 = 10).