Nature des liaisons et règle de l'octet
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Indique si la liaison est plutôt covalente ou ionique.
- a)
Deux atomes identiques ou deux non-métaux covalente ; un métal un non-métal ionique.
: covalente (deux atomes identiques, aucun n'est plus avide d'électrons).
- b)
: ionique ( métal non-métal, fort écart).
- c)
: covalente (deux atomes identiques).
- d)
: ionique ( métal non-métal).
- e)
: covalente (deux non-métaux ; liaison polarisée mais non ionique).
Donne le nombre d'électrons de valence de chaque atome (utilise le numéro de colonne).
- a)
Le nombre d'électrons de valence est le numéro de colonne de l'atome.
: .
- b)
: .
- c)
: .
- d)
: .
- e)
: .
Chaque atome cherche à respecter soit l'octet, soit le duet. Précise lequel.
- a)
Seuls et visent le duet ( e) ; tous les autres visent l'octet ( e).
: duet.
- b)
: octet.
- c)
: octet.
- d)
: duet.
- e)
: octet.
Pour chaque atome central décrit, compte le nombre total d'électrons qui l'entourent, puis dis s'il respecte l'octet (ou le duet).
- a)
dans : liaisons et doublet non liant.
On compte e par liaison et e par doublet non liant.
: e octet respecté.
- b)
dans : liaisons, aucun doublet non liant.
: e octet respecté.
- c)
dans : liaisons et doublets non liants.
: e octet respecté.
- d)
dans : liaison.
: e duet respecté.
Voici la structure de Lewis de l'ammoniac .
- a)
Combien de doublets liants entourent l'azote ?
On lit directement la structure de Lewis.
doublets liants (les trois liaisons ).
- b)
Combien de doublets non liants porte-t-il ?
doublet non liant (le lobe violet sur l'azote).
- c)
L'azote respecte-t-il l'octet ?
Oui : e autour de , l'octet est respecté.
Pour chaque description, nomme le type de liaison : covalente, ionique ou covalente de coordination (dative).
- 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).
- b)
Transfert total d'un électron d'un atome vers un autre, puis attraction des ions.
Ionique (transfert total, puis attraction électrostatique des ions).
- 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).
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.
- a)
Le nombre d'électrons de valence est le numéro de colonne ; les métaux sont à gauche du tableau.
: électron de valence, métal.
- b)
: , métal.
- c)
: , métal.
- d)
: , non-métal.
- e)
: , non-métal.
Dans chacun de ces composés ioniques, indique quel atome devient un cation et lequel devient un anion, en précisant leur charge.
- a)
Le métal (peu électronégatif) cède ses électrons et devient un cation ; le non-métal les capte et devient un anion.
: (cation) et (anion).
- b)
: (cation) et (anion).
- c)
: (cation) et (anion).
- d)
: (cation) et deux (anions).
En formant ses liaisons, chaque atome cherche à imiter la configuration du gaz rare le plus proche. Indique lequel : , ou .
- a)
Chaque atome complète sa couche externe pour ressembler au gaz rare voisin.
(duet).
- b)
.
- c)
.
- d)
(en cédant son électron).
- e)
.
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.
- a)
Le nombre de doublets partagés donne l'ordre de la liaison.
: liaison simple ( doublet partagé).
- b)
: liaison double ( doublets).
- c)
: liaison triple ( doublets).
- d)
: liaison simple ( doublet).
Ces molécules sont neutres. Donne le nombre total d'électrons de valence (somme des numéros de colonne).
- a)
On additionne les numéros de colonne (=1, =4, =5, =6, =7).
: .
- b)
: .
- c)
: .
- d)
: .
Pour chaque atome central décrit, compte le nombre total d'électrons qui l'entourent (chaque liaison, simple, double ou triple, apporte e par doublet partagé), puis dis s'il respecte l'octet (ou le duet).
- a)
dans : liaison simple et doublets non liants.
On compte e par doublet partagé et e par doublet non liant.
: e octet respecté.
- b)
dans : liaison triple et doublet non liant.
: e (la triple liaison vaut doublets) octet respecté.
- c)
dans : liaisons doubles, aucun doublet non liant.
: e (deux liaisons doubles) octet respecté.
- d)
dans : liaisons simples et doublet non liant.
: e octet respecté.
Voici la structure de Lewis de l'eau (les points violets sont les doublets non liants de l'oxygène).
- a)
Combien de doublets liants entourent l'oxygène ?
On lit directement la figure.
doublets liants (les deux liaisons ).
- b)
Combien de doublets non liants porte-t-il ?
doublets non liants (les deux paires violettes).
- c)
L'oxygène respecte-t-il l'octet ?
Oui : e autour de , l'octet est respecté.
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.
- a)
Le proton (aucun électron).
Le donneur possède un doublet non liant ; l'accepteur possède une case vide.
: accepteur (aucun électron, une case vide).
- b)
L'azote de (un doublet non liant).
de : donneur (il partage son doublet non liant).
- c)
L'oxygène de (deux doublets non liants).
de : donneur (il partage un de ses deux doublets libres).
- d)
Le bore de (seulement e autour de lui, une case vide).
de : accepteur (octet incomplet, une case vide).
Dans chaque molécule, donne le nombre de doublets non liants portés par l'atome central.
- a)
dans
On retranche les doublets liants du total ; le reste est non liant.
dans : doublets non liants.
- b)
dans
dans : doublet non liant.
- c)
dans
dans : doublet non liant.
- d)
dans
dans : doublets non liants.
Ces deux ions se forment par capture d'un proton . Pour chacun, indique quelle liaison est dative, quel atome est le donneur et lequel est l'accepteur.
- a)
(formé à partir de ).
Le proton n'a aucun électron (case vide) : c'est toujours l'accepteur. L'atome qui possède un doublet non liant est le donneur.
: une des quatre liaisons est dative. Donneur azote (il apporte son doublet non liant) ; accepteur . Les quatre liaisons deviennent ensuite identiques.
- b)
(formé à partir de ).
: une des trois liaisons est dative. Donneur oxygène (un de ses doublets libres) ; accepteur .
Calcule le nombre total d'électrons de valence de chaque édifice (attention à la charge).
- a)
On additionne les électrons de valence de tous les atomes, puis on retranche la charge (on ajoute pour un anion, on retranche pour un cation).
: .
- b)
: (cation : ).
- c)
: (anion : ).
- d)
: .
Pour l'atome central souligné, dis s'il respecte l'octet, présente une lacune (sous-octet) ou un octet étendu.
- a)
dans
On compte les électrons autour de l'atome central ( par liaison).
dans : liaisons e octet.
- b)
dans
dans : liaisons e lacune (sous-octet).
- c)
dans
dans : liaisons e octet étendu.
- d)
dans
dans : liaisons e octet étendu.
- e)
dans
dans : liaisons e lacune.
Parmi ces atomes centraux, lesquels peuvent dépasser l'octet ? Justifie par leur période dans le tableau périodique.
- a)
Seuls les éléments de la 3e période et au-delà (orbitales accessibles) peuvent dépasser l'octet.
: non ( période, strictement e).
- b)
: oui ( période).
- c)
: non ( période).
- d)
: oui ( période).
- e)
: non ( période).
On donne les électronégativités : ; ; ; . Classe les liaisons suivantes de la moins polaire à la plus polaire (caractère ionique croissant).
Le caractère ionique croît avec la différence d'électronégativité .
Classement final : . La liaison est purement covalente (), est la plus ionique.
Calcule le nombre total d'électrons de valence de chaque ion (tiens compte de la charge : on ajoute pour un anion, on retranche pour un cation). On donne =1, =4, =5, =6, =6, =5, =7.
- a)
On somme les électrons de valence de tous les atomes, puis on corrige la charge.
: (anion : ).
- b)
: (anion : ).
- c)
: (anion : ).
- d)
: (anion : ).
- e)
: (édifice neutre).
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.
- a)
dans ( liaisons, doublet non liant).
On compte e par liaison et e par doublet non liant.
: e lacune (sous-octet).
- b)
dans ( liaisons, doublets non liants).
: e octet étendu.
- c)
dans ( liaisons, doublet non liant).
: e octet (le doublet libre suffit).
- d)
dans ( liaisons, doublets non liants).
: e octet étendu.
- e)
dans ( liaisons doubles, doublet non liant).
: e octet.
On donne les électronégativités : ; ; ; ; . Pour chaque liaison, dis si elle est polaire ou non polaire et, si elle l'est, quel atome porte la charge partielle négative .
- a)
La liaison est polaire dès que ; le se porte sur l'atome le plus électronégatif.
: polaire, sur ().
- b)
: polaire, sur ().
- c)
la liaison
: polaire, sur ().
- d)
la liaison
: faiblement polaire, sur ().
- e)
: non polaire (, aucune charge partielle).
Un non-métal forme le nombre de liaisons covalentes simples qui complète son octet (règle « », où est le nombre d'électrons de valence). Donne ce nombre de liaisons, puis la formule de l'hydrure correspondant (composé avec ).
- a)
()
Nombre de liaisons ; on ajoute autant d'atomes .
: liaisons .
- b)
()
: liaisons .
- c)
()
: liaisons .
- d)
()
: liaisons .
- e)
()
: liaison .
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.
- a)
L'adduit (à partir de et ).
Le donneur apporte un doublet non liant ; l'accepteur offre une case vide (souvent un atome à lacune électronique).
: donneur azote (doublet non liant) ; accepteur bore (il n'avait que e, une case vide il atteint l'octet).
- b)
L'ion (à partir de et ).
: donneur ion (un de ses doublets libres) ; accepteur aluminium (lacune, e ).
- c)
L'ion (à partir de et ).
: donneur oxygène (un doublet libre) ; accepteur (case vide, aucun électron).
On classe une liaison d'après la différence d'électronégativité : covalente non polaire si ; covalente polaire si ; ionique si . On donne ; ; ; ; ; ; . Qualifie chaque liaison.
- a)
On calcule et on applique les seuils.
: covalente non polaire.
- b)
: covalente polaire.
- c)
: ionique.
- d)
la liaison (dans )
: covalente polaire.
- e)
: ionique.
Ces trois atomes centraux présentent une lacune électronique. Pour chacun :
- a)
compte les électrons autour de l'atome central ;
Le nombre d'électrons manquants vaut moins le décompte ; chaque liaison dative apporte e.
dans : e ; il en manque il peut accepter liaison dative (ex. ).
- b)
donne le nombre d'électrons qui lui manquent pour atteindre l'octet ;
dans : e ; il en manque il peut accepter liaisons datives (ex. ).
- c)
déduis-en combien de liaisons datives supplémentaires il peut accepter.
Applique à :
- dans
- dans
- dans
dans : e ; il en manque il peut accepter liaison dative (ex. ).
D'après la nature de leurs atomes (métal non-métal ionique ; non-métaux entre eux covalent), dis si chaque corps est plutôt une molécule covalente (ou un solide covalent) ou un solide ionique.
- a)
Métal non-métal ionique ; non-métaux entre eux covalent.
: molécule covalente ( et , deux non-métaux).
- b)
: solide ionique ( métal non-métal).
- c)
: molécule covalente ( et ).
- d)
: solide ionique ( métal ).
- e)
: solide covalent ( et , deux non-métaux : piège, ce n'est pas ionique).
- f)
: solide ionique ( métal ).
Voici la structure de Lewis du dioxyde de carbone (les points violets sont les doublets non liants).
- a)
Quelle est la nature (simple, double ou triple) de chaque liaison ?
On lit la figure et on décompte autour de chaque atome.
Chaque liaison est une liaison double ().
- b)
Combien d'électrons entourent l'atome de carbone ? Respecte-t-il l'octet ?
Carbone : e octet respecté.
- c)
Combien de doublets non liants porte chaque atome d'oxygène ?
Chaque oxygène porte doublets non liants.
- d)
Chaque oxygène respecte-t-il l'octet ?
Oxygène : e (double liaison) e octet respecté.
Le proton n'apporte aucun électron ; il possède seulement une case vide. On veut le vérifier sur deux couples.
- a)
Calcule le nombre total d'électrons de valence de , puis de . Que constates-tu ?
Comme n'apporte aucun électron, le total est inchangé : la liaison dative réutilise un doublet non liant déjà présent.
: e ; : e. Total identique ().
- b)
Calcule le nombre total d'électrons de valence de , puis de . Même question.
: e ; : e. Total identique ().
Parmi les édifices , , et , 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 : et peuvent former plus de liaisons.)
On compte les électrons autour de l'atome central.
- : forme liaisons e octet respecté.
- : forme liaisons e lacune électronique.
- : forme liaisons doublet libre e octet étendu (, période).
- : chaque a e (dont la double liaison ) octet respecté.
Ne respectent pas l'octet : (lacune) et (octet étendu).
Le corps humain régule finement ses ions. On s'intéresse à deux édifices.
- a)
Le nitrite d'hydrogène : donne son nombre total d'électrons de valence.
On additionne les électrons de valence de tous les atomes () ; les deux édifices sont globalement neutres ().
: e.
- b)
Le sulfite d'ammonium : donne son nombre total d'électrons de valence.
: e.
On forme l'ion hydronium et l'ion ammonium .
- a)
Écris l'équation de formation de chacun à partir d'une molécule neutre et d'un proton .
et .
- b)
Dans chaque cas, quel atome est le donneur, et pourquoi peut-il l'être ?
Le donneur est l'oxygène (dans ) et l'azote (dans ) : chacun possède un doublet non liant qu'il partage avec le proton , lequel a une case vide (accepteur).
- c)
Combien de doublets non liants reste-t-il sur l'atome central après formation de l'ion ?
: l'oxygène avait doublets libres, il en cède un il en reste . : l'azote avait doublet libre, il le cède il en reste .
On donne les électronégativités : ; ; ; ; ; . Classe les composés , , et par différence d'électronégativité croissante, puis indique lequel possède le plus fort caractère ionique.
Le caractère ionique croît avec :
Classement : . Le plus fort caractère ionique est celui de .
Le pentachlorure de phosphore et l'hexafluorure de soufre existent, mais les édifices et 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.
et appartiennent à la 3e période : ils disposent d'orbitales accessibles et peuvent donc dépasser l'octet — accueille e ( liaisons dans ), accueille e ( liaisons dans ).
En revanche et sont en 2e période : ils sont strictement limités à e. exigerait e autour de l'azote et en exigerait autour de l'oxygène : ces octets étendus sont impossibles pour des éléments de la période. C'est pourquoi ne forme au plus que (ou en portant une charge) liaisons et au plus .
On applique la méthode du décompte à l'ion nitrite (=5, =6). On note le nombre d'électrons requis pour que tous les atomes aient leur octet, le nombre total d'électrons de valence, le nombre d'électrons liants et le nombre d'électrons non liants.
- a)
Calcule (n'oublie pas la charge).
On suit la méthode dans l'ordre.
(l'anion apporte ).
- b)
Calcule .
( atomes visant chacun l'octet).
- c)
Déduis-en , puis le nombre de liaisons.
e liaisons (une double et une simple ).
- d)
Déduis-en , puis le nombre de doublets non liants.
e doublets non liants (un sur , deux sur l'un des , trois sur l'autre).
Le métabolisme manipule sans cesse de petites molécules. Donne le nombre total d'électrons de valence de chacune (=1, =4, =5, =6, =5 ; attention aux charges).
- a)
L'urée (déchet azoté ; formule brute ).
On additionne les électrons de valence de tous les atomes et on corrige la charge.
Urée : .
- b)
L'ion hydrogénocarbonate (tampon du sang).
: (anion : ).
- c)
L'ion hydrogénophosphate (tampon intracellulaire).
: (anion : ).
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.
- a)
( : liaisons, doublets non liants).
On compte e par liaison et e par doublet non liant ; au-delà de , l'octet est étendu (possible car ces atomes sont d'une période , sauf en ).
: e octet étendu.
- b)
(l'iode central : liaisons, doublets non liants).
: e octet étendu.
- c)
( : liaisons, doublet non liant).
: e octet étendu.
- d)
( : liaisons, doublet non liant).
: e octet étendu.
Deux espèces sont dites isoélectroniques lorsqu'elles possèdent le même nombre total d'électrons de valence (=4, =5, =6).
- a)
Calcule pour , , et .
: ; : ; : ; : .
- b)
Que constates-tu ? Ces quatre espèces sont-elles isoélectroniques ?
Les quatre valent e de valence : elles sont bien isoélectroniques.
- c)
Sachant qu'elles adoptent la même structure électronique que , quel est l'ordre de leur liaison (simple, double ou triple) ?
Comme , elles portent une liaison triple (ordre de liaison : une et deux ), plus un doublet non liant sur chaque atome.
Le monoxyde d'azote est une molécule-messager du système cardiovasculaire (il dilate les vaisseaux). On donne =5, =6.
- a)
Calcule le nombre total d'électrons de valence de . Qu'a-t-il de particulier ?
: c'est un nombre impair d'électrons.
- 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 e : est une espèce radicalaire, exception à la règle de l'octet.
- c)
Mène la même analyse pour le dioxyde d'azote ( et conclusion).
, également impair : est lui aussi un radical et ne peut satisfaire l'octet de tous ses atomes.
Un atome à lacune électronique peut compléter son octet en captant un doublet : il forme une liaison dative (réaction acide–base de Lewis).
- a)
Dans l'adduit , identifie le donneur et l'accepteur, et dis quel atome voyait auparavant son octet incomplet.
Donneur azote (doublet non liant de ) ; accepteur bore. C'est le bore qui avait l'octet incomplet ( e dans ).
- 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 liaisons, soit e : son octet est désormais complet.
- c)
Mêmes questions pour l'ion formé à partir de et .
: donneur ion (un doublet libre), accepteur bore ; là encore le bore passe de à e ( liaisons), octet complet.
On donne les électronégativités : ; ; ; ; ; ; .
- a)
Calcule pour , , la liaison (dans ), et .
Le caractère ionique croît avec .
: ; : ; : ; : ; : .
- b)
Classe ces liaisons par caractère ionique croissant.
Ordre croissant : .
- c)
À l'aide des seuils ( : non polaire ; : polaire ; : ionique), qualifie chacune et désigne la plus ionique.
non polaire ; et covalentes polaires ; et ioniques. La plus ionique est .
On s'interroge sur le nombre maximal de liaisons qu'un atome peut former.
- a)
Quel est le nombre maximal de liaisons covalentes que l'azote peut former ? Illustre par un exemple et justifie par l'octet.
L'azote forme au plus liaisons (ex. ) : liaisons e, c'est exactement l'octet, qu'il ne peut pas dépasser.
- b)
Le phosphore forme liaisons dans . Pourquoi ne peut-il pas former ?
exigerait liaisons, soit e autour de : impossible, car ( période) est strictement limité à e. ( période, orbitales ) peut, lui, accueillir e.
- c)
L'ion (six liaisons autour de ) existe. L'ion peut-il exister ? Justifie.
exigerait e autour de : impossible pour un élément de période. existe car ( période) accepte l'octet étendu ( e).
Ces sels sont formés uniquement de non-métaux (cations et anions polyatomiques). Donne le nombre total d'électrons de valence de chacun (=1, =5, =4, =6, =5 ; l'édifice global est neutre).
- a)
Le carbonate d'ammonium .
On somme les électrons de valence de tous les atomes ; l'édifice est neutre.
: .
- b)
Le nitrate d'ammonium .
: .
- c)
Le phosphate d'ammonium .
: .
Voici la structure de Lewis du cyanure d'hydrogène (le doublet violet est le doublet non liant de l'azote).
- a)
Quelle est la nature de la liaison ? Et de la liaison ?
On lit la figure : avec un doublet non liant sur l'azote.
La liaison est triple ; la liaison est simple.
- b)
Vérifie l'octet du carbone.
Carbone : () (triple) e octet respecté.
- c)
Vérifie l'octet de l'azote.
Azote : (triple) (doublet non liant) e octet respecté.
- d)
Calcule le nombre total d'électrons de valence et vérifie qu'il se répartit bien en doublets liants doublets non liants.
e doublets liants ( e : simple triple) doublet non liant ( e). Le compte est cohérent ().