Devoir surveillé de chimie n˚ 2 CORRECTION

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PCSI - Lycée Brizeux - Quimper DS 02 - 16 octobre 2010 Devoir surveillé de chimie n˚ 2 - Correction Problème 1 : Réduction du monoxyde d'azote en monoxyde de diazote D'après Ecole Polytechnique Filière MP - Session 2000 1. Configuration électronique à l'état fondamental de l'atome d'azote : 1s2 2s2 2p3 Configuration électronique à l'état fondamental de l'atome d'oxygène : 1s2 2s2 2p4 2. L'électronégativité traduit la tendance d'un atome A lié à un autre atome B à attirer vers lui les électrons du doublet liant A-B. Les deux échelles les plus utilisées sont l'échelle de Mulliken et l'échelle de Pauling. 3. Le noyau de l'atome d'oxygène comporte un proton de plus que le noyau de l'atome d'azote. Sa charge, positive, est donc plus élevée, il attire plus les électrons par interaction coulombienne, la distance électron-noyau étant similaire dans les deux cas par ailleurs. 4. D'après la configuration électronique à l'état fondamental proposée précédemment, l'atome d'azote comporte 5 électrons de valence, alors que l'atome d'oxygène en possède 6. La mo- lécule considérée n'étant pas globalement chargée, le nombre total d'électrons de valence de la molécule est la somme des nombres d'électrons de valence de chacun des atomes constitutifs, soit 11 électrons de valence, conduisant à 5 doublets et un électron céliba- taire.

  • électron de valence

  • molécule

  • charge

  • cl oscl

  • intersection du plan de la molécule et du plan bissecteur

  • atome d'oxygène

  • liaison

  • distance électron-noyau

  • abondance naturelle en chlore


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PCSI - Lycée Brizeux - Quimper
DS 02 - 16 octobre 2010
Devoir surveillé de chimie n˚2 - Correction
Problème 1 : Réduction du monoxyde d’azote en monoxyde de diazote D’après Ecole Polytechnique Filière MP - Session 2000 1. Configuration électronique à l’état fondamental de l’atome d’azote : 1 s 2 2 s 2 2 p 3 Configuration électronique à l’état fondamental de l’atome d’oxygène : 1 s 2 2 s 2 2 p 4 2. L’électronégativité traduit la tendance d’un atome A lié à un autre atome B à attirer vers lui les électrons du doublet liant A-B. Les deux échelles les plus utilisées sont l’échelle de Mulliken et l’échelle de Pauling. 3. Le noyau de l’atome d’oxygène comporte un proton de plus que le noyau de l’atome d’azote. Sa charge, positive, est donc plus élevée, il attire plus les électrons par interaction coulombienne, la distance électron-noyau étant similaire dans les deux cas par ailleurs. 4. D’après la configuration électronique à l’état fondamental proposée précédemment, l’atome d’azote comporte 5 électrons de valence, alors que l’atome d’oxygène en possède 6. La mo-lécule considérée n’étant pas globalement chargée, le nombre total d’électrons de valence de la molécule est la somme des nombres d’électrons de valence de chacun des atomes constitutifs, soit 11 électrons de valence, conduisant à 5 doublets et un électron céliba-taire. La structure de Lewis résultante est représentée figure 1.
Figure 1 – Structure de Lewis du monoxyde d’azote
L’espèce obtenue est un radical, très réactif. L’électron célibataire aura tendance à s’ap-parier avec l’électron célibataire d’une molécule voisine pour stabiliser l’ensemble, ce qui conduit à un dimère, comme indiqué figure 2.
Figure 2 – Dimérisation du monoxyde d’azote
5. Par un raisonnement analogue à celui de la question précédente, N 2 O possède 16 électrons de valence, soit 8 doublets. Il est possible d’écrire deux formes mésomères notablement contributives, l’une avec une charge formelle moins sur l’atome d’azote terminal, l’autre avec cette charge sur l’atome d’oxygène. Pour que les charges formelles soient en accord avec l’électronégativité, la forme retenue est la deuxième, représentée en figure 3. L’atome d’azote central est de type AX 2 E 0 dans la modèle VSEPR, la géométrie est donc linéaire. L’ensemble de la molécule est par conséquent linéaire.
Tristan Ribeyre [ ribeyre@cpge-brizeux.fr ]
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