60 exercices pour t'entraîner sur Molécules, schémas de Lewis et géométrie en 2ⁿᵈᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Qu'est-ce qu'une liaison covalente entre deux atomes ?
B
Une liaison covalente est la mise en commun de deux électrons par deux atomes : ils forment un doublet liant partagé, compté dans la couche de valence de chacun. Si tu as choisi A ou C, tu as décrit la liaison ionique (transfert d'électron créant des ions , ), pas la liaison covalente. Les atomes ne s'échangent rien : ils partagent. Astuce mémo : covalent = « co-valence » = on met sa valence en commun.
Combien d'électrons un doublet (liant ou non liant) contient-il ?
2 électrons
Un doublet, par définition, est une paire d'électrons : il en contient toujours . C'est vrai pour un doublet liant (partagé entre deux atomes) comme pour un doublet non liant (porté par un seul atome). Si tu as répondu , tu as confondu doublet et électron isolé. Astuce mémo : « doublet » a la même racine que « double » : deux électrons.
Selon la règle de l'octet, combien d'électrons un atome (autre que H) cherche-t-il à avoir sur sa couche externe ?
8 électrons
La règle de l'octet dit qu'un atome est stable lorsqu'il possède électrons sur sa couche de valence, comme un gaz noble. Si tu as répondu , tu as donné la règle du duet, qui ne concerne que l'hydrogène et l'hélium. Astuce mémo : « octet » comme « octave » ou « octogone » : huit.
Quel atome suit la règle du duet plutôt que celle de l'octet ?
C
L'hydrogène cherche à atteindre seulement électrons (le duet de l'hélium, le gaz noble le plus proche), pas . Le carbone, l'oxygène et l'azote, eux, suivent la règle de l'octet. Si tu as choisi A, B ou D, rappelle-toi que seuls H et He, tout en haut du tableau, se contentent de deux électrons. Astuce mémo : l'hydrogène n'a qu'une couche externe minuscule, deux électrons lui suffisent.
Dans un schéma de Lewis, que représente un simple tiret tracé entre deux atomes, par exemple ?
A
Un tiret entre deux atomes représente un doublet liant : c'est une liaison simple, soit deux électrons partagés. Si tu as choisi C, attention : le tiret vaut un doublet entier (deux électrons), pas un seul électron. Si tu as choisi D, une liaison double s'écrirait avec deux tirets (). Astuce mémo : un tiret = un doublet liant = une liaison.
Combien de doublets liants partagés une liaison double met-elle en commun entre deux atomes ?
2 doublets
Une liaison double, notée , correspond à doublets partagés (soit électrons). Une liaison simple en partage , une liaison triple en partage . Si tu as répondu , tu as décrit une liaison simple. Astuce mémo : compte les tirets — double = deux tirets = deux doublets.
La molécule de diazote s'écrit . Quel type de liaison relie les deux atomes d'azote ?
C
Les trois tirets de signalent une liaison triple : trois doublets liants partagés. Chaque azote, qui a cinq électrons de valence, en cherche trois ; le partage de trois doublets complète l'octet des deux. Cette triple liaison rend le diazote très stable, d'où son abondance dans l'air. Si tu as choisi B, tu as compté deux tirets au lieu de trois. Astuce mémo : compte les tirets, triple = trois.
Qu'est-ce qu'un doublet non liant ?
B
Un doublet non liant (ou doublet libre) appartient à un seul atome et n'assure aucune liaison. Si tu as choisi A, tu as décrit un doublet liant, qui, lui, est partagé entre deux atomes. Les deux types comptent dans l'octet de l'atome, mais seul le liant relie deux atomes. Astuce mémo : non liant = ne lie personne, il reste « chez lui ».
L'atome d'oxygène possède la configuration de valence . Combien d'électrons de valence possède-t-il ?
6 électrons de valence
Les électrons de valence sont ceux de la couche externe : ici (soit ) et (soit ), donc électrons de valence. C'est pourquoi l'oxygène cherche électrons supplémentaires pour atteindre l'octet. Si tu as répondu , tu as compté l'octet visé, pas les électrons de valence de l'atome isolé. Astuce mémo : additionne les exposants de la couche externe.
Le carbone a électrons de valence. Combien de liaisons covalentes doit-il former pour atteindre son octet ?
4 liaisons
Il manque électrons au carbone pour son octet. Comme chaque liaison covalente lui apporte un électron partagé supplémentaire dans son décompte, il lui faut liaisons. C'est exactement pourquoi le méthane est : quatre liaisons . Si tu as répondu , tu as oublié que le carbone part de électrons et en vise . Astuce mémo : nombre de liaisons = électrons de valence (pour les atomes à octet).
Quelle est la géométrie de la molécule de méthane ?
D
Autour du carbone du méthane : voisins (quatre H) et doublet non liant, soit directions. Quatre directions s'écartent au maximum vers les sommets d'un tétraèdre régulier : la molécule est tétraédrique, avec des angles de . Si tu as choisi A, tu as cru qu'une molécule simple était forcément alignée. Astuce mémo : carbone à quatre voisins, sans doublet libre → tétraèdre.
Quelle est la géométrie de la molécule d'eau ?
B
Autour de l'oxygène : voisins (deux H) et doublets non liants, soit directions. Mais seules deux directions portent des atomes : on ne « voit » que deux liaisons qui forment un angle d'environ . La molécule est donc coudée (en forme de V). Si tu as choisi A, tu as oublié que les deux doublets non liants de l'oxygène plient la molécule. Astuce mémo : deux doublets libres sur l'oxygène → l'eau se courbe.
Quelle est la géométrie de la molécule de dioxyde de carbone ?
C
Autour du carbone du : voisins (deux oxygènes) et doublet non liant, soit directions. Deux directions s'écartent au maximum en pointant à l'opposé, à : la molécule est linéaire. Si tu as choisi A, tu l'as confondue avec l'eau ; mais le carbone du n'a aucun doublet non liant, rien ne le plie. Astuce mémo : deux voisins, zéro doublet libre → linéaire.
Dans le schéma de Lewis de l'eau , combien de doublets non liants l'atome d'oxygène porte-t-il ?
2 doublets non liants
L'oxygène a électrons de valence ; il utilise deux liaisons (deux doublets liants). L'eau compte doublets au total : liants non liants. L'oxygène porte donc doublets non liants. Si tu as répondu , tu as oublié les doublets libres, qui sont pourtant indispensables à l'octet et à la forme coudée. Astuce mémo : sur l'oxygène de l'eau, deux liaisons et deux doublets libres.
Que mesure l'électronégativité d'un atome ?
B
L'électronégativité mesure la tendance d'un atome à attirer vers lui le doublet liant qu'il partage. Plus un atome est électronégatif, plus il tire le doublet de son côté. Si tu as choisi D, attention : un atome dans une molécule est globalement neutre ; l'électronégativité parle d'une tendance à attirer, pas d'une charge. Astuce mémo : électronégatif = « gourmand » d'électrons partagés.
La liaison du dihydrogène, entre deux atomes identiques, est apolaire.
A
Vrai. Quand les deux atomes liés sont identiques, ils ont la même électronégativité : aucun ne l'emporte, le doublet liant reste partagé équitablement, au milieu. La liaison est apolaire. Si tu as répondu Faux, rappelle-toi qu'une liaison n'est polarisée que si les deux atomes diffèrent en électronégativité. Astuce mémo : deux atomes identiques → match nul → apolaire.
Comment note-t-on les charges partielles qui apparaissent aux extrémités d'une liaison polarisée ?
B
On note les charges partielles et (« delta plus » et « delta moins »). Le delta rappelle que ce sont des fractions de charge, plus petites qu'une charge d'ion entière : la liaison est déséquilibrée mais aucun électron n'a été totalement transféré. Si tu as choisi A ou C, ce sont les charges entières des ions, pas les charges partielles d'une liaison polarisée. Astuce mémo : le signale « un peu », pas « tout ».
Dans un schéma de Lewis, l'atome d'hydrogène est toujours placé en périphérie, jamais au centre.
A
Vrai. L'hydrogène ne peut former qu'une seule liaison (il lui suffit d'un doublet pour son duet) : il ne peut donc jamais relier plusieurs atomes, ce qui l'exclut de la position centrale. L'atome central est celui qui forme le plus de liaisons, souvent C, N ou O. Si tu as répondu Faux, rappelle-toi qu'un atome central doit avoir au moins deux voisins. Astuce mémo : H ne fait qu'une liaison → toujours au bord.
Dans une liaison covalente, un atome donne définitivement un électron à l'autre, créant ainsi des ions.
B
Faux. Dans une liaison covalente, les électrons ne sont pas transférés mais partagés : aucun ion n'est créé. Le transfert d'électron qui crée des ions (, ) décrit la liaison ionique, vue au collège. Les schémas de Lewis de seconde décrivent uniquement le partage covalent, entre non-métaux comme H, C, N, O, Cl. Astuce mémo : covalent = on partage, ionique = on donne.
Dans la classification périodique, l'électronégativité augmente lorsqu'on se déplace vers la droite et vers le haut du tableau.
A
Vrai. L'électronégativité augmente de la gauche vers la droite sur une période et de bas en haut dans une colonne. Les atomes les plus électronégatifs sont donc en haut à droite : le fluor est le champion, suivi de l'oxygène, de l'azote et du chlore. Les métaux, à gauche, sont peu électronégatifs. Si tu as répondu Faux, tu as inversé un des deux sens. Astuce mémo : « haut-droite » = le coin des plus gourmands, le fluor en tête.
L'oxygène a électrons de valence et l'hydrogène . Combien d'électrons de valence la molécule d'eau compte-t-elle au total ?
La molécule d'eau possède électrons de valence au total. Combien de doublets faut-il placer dans son schéma de Lewis ?
Le dioxyde de carbone a pour schéma de Lewis (deux liaisons doubles). Combien de doublets liants compte cette molécule au total ?
Le dioxyde de carbone compte doublets au total, dont doublets liants (les deux liaisons doubles). Combien de doublets non liants porte-t-il en tout ?
Dans l'ammoniac , l'azote porte doublets liants (vers les trois H) et doublet non liant. Son octet est-il respecté ?
Autour de l'azote de l'ammoniac , il y a voisins (trois H) et doublet non liant. Quelle est la géométrie de la molécule ?
et ont toutes deux un atome central entouré de deux voisins, donc elles ont forcément la même géométrie.
Dans la liaison , l'oxygène est plus électronégatif que le carbone. Quel atome porte la charge partielle ?
Pour établir un schéma de Lewis, quelle est la première étape de la méthode ?
Salma dessine avec deux liaisons simples . Son carbone respecte alors la règle de l'octet.
Dans le schéma de Lewis du méthane , combien de doublets liants la molécule compte-t-elle ?
Combien de doublets non liants l'atome de carbone du méthane porte-t-il ?
Pour prévoir la géométrie de l'eau , on compte le nombre de directions autour de l'oxygène (voisins + doublets non liants). Combien de directions y a-t-il ?
Pour compter les directions autour d'un atome central, une liaison double compte pour deux directions.
Le a deux liaisons bien polarisées. Pourtant la molécule est globalement apolaire. Pourquoi ?
Chaque atome d'oxygène a électrons de valence et en cherche . Quel type de liaison relie les deux atomes dans le dioxygène ?
Dans la molécule de méthane , quel atome occupe la position centrale, et pourquoi ?
Les doublets non liants sont inutiles : on peut les omettre d'un schéma de Lewis sans le rendre faux.
Un atome central est entouré de directions seulement (2 voisins, 0 doublet non liant). Quelle géométrie en résulte, et quel angle ?
La molécule d'eau est polaire parce qu'elle est coudée : ses deux liaisons polarisées ne se compensent pas.
Amine doit établir le schéma de Lewis de l'ammoniac . On donne : azote électrons de valence, hydrogène électron de valence.
Détermine : (a) le nombre total de doublets à placer ; (b) la répartition en doublets liants et doublets non liants sur l'azote.
Sur la terrasse de Fès, Karim parie que le méthane , le dioxyde de carbone et l'eau ont « la même forme, puisqu'elles ont toutes un atome central ». Pour chaque molécule, compte le nombre de directions autour de l'atome central et donne la géométrie. Conclus sur le pari de Karim.
Salma dessine le schéma de Lewis de l'eau : elle relie l'oxygène à deux hydrogènes par deux liaisons , puis s'arrête là, sans rien ajouter sur l'oxygène. Elle affirme : « L'oxygène a deux liaisons, donc il a quatre électrons, c'est bon. »
Explique pourquoi son schéma est faux, puis donne le schéma correct.
Dans la théière de la terrasse de Fès, l'eau dissout le sucre du thé, mais des gouttes d'huile d'argan flottent sans se mélanger. Yasmine veut comprendre le lien avec la géométrie de l'eau.
(a) Indique la géométrie de l'eau et dis si la molécule est polaire ou apolaire. (b) Explique en quoi cette polarité permet à l'eau de dissoudre une espèce polaire.
Karim affirme : « Le méthane est plat, et même linéaire, puisqu'on l'écrit en ligne sur le papier. »
Explique pourquoi Karim se trompe et donne la vraie géométrie du méthane avec son angle.
Amine veut établir le schéma de Lewis du dioxyde de carbone . On donne : carbone électrons de valence, oxygène électrons de valence.
(a) Calcule le nombre total de doublets. (b) Montre, par le décompte de l'octet du carbone, pourquoi des liaisons simples ne suffisent pas et pourquoi il faut deux liaisons doubles.
Yasmine étudie le chlorure d'hydrogène . On donne : hydrogène électron de valence, chlore électrons de valence. Le chlore est plus électronégatif que l'hydrogène.
(a) Établis le schéma de Lewis (nombre de doublets, liants et non liants). (b) Indique si la liaison est polarisée, et place les charges partielles.
Le diazote a pour schéma de Lewis , et chaque azote porte doublet non liant. Combien de doublets liants la molécule compte-t-elle ?
À partir des électrons de valence (carbone , hydrogène ), calcule le nombre total de doublets à placer dans le schéma de Lewis du méthane .
L'ammoniac a un azote portant liaisons et doublet non liant. Combien de directions y a-t-il autour de l'azote (voisins + doublets non liants) ?
et ont toutes deux des liaisons polarisées (l'oxygène est plus électronégatif que C et que H). Pourtant l'une est apolaire, l'autre polaire. Quelle explication est correcte ?
Trois atomes centraux ont chacun directions autour d'eux, mais un nombre différent de doublets non liants. Associe correctement le nombre de doublets non liants à la géométrie.
Karim affirme : « Les doublets non liants ne servent à rien : puisqu'ils ne lient aucun atome, ils n'ont aucun effet sur la molécule. » Quelle réponse réfute le mieux son affirmation ?
Dans une molécule, deux atomes sont reliés et il manque électrons à chacun pour son octet. Combien de doublets doivent-ils partager, et quel type de liaison cela donne-t-il ?
Salma dit : « Si une molécule a des liaisons polarisées, alors la molécule entière est forcément polaire. » Que penser de son raisonnement ?
Une fois les atomes périphériques correctement reliés et leurs octets vérifiés, le schéma de Lewis est forcément juste, sans avoir à vérifier l'atome central.
Comme on écrit le schéma de Lewis de l'eau aligné , on peut en conclure que la molécule d'eau est linéaire.
Le carbone du méthane (4 liants, 0 non liant) et l'azote de l'ammoniac (3 liants, 1 non liant) atteignent tous deux l'octet, bien qu'ils n'aient pas le même nombre de liaisons.
Dans la liaison , comme l'oxygène est situé plus à droite et plus haut que l'hydrogène dans le tableau périodique, c'est lui qui attire le doublet liant et porte la charge .
Pour la molécule d'eau , on récapitule : doublets liants, doublets non liants de l'oxygène, géométrie et polarité. Quelle ligne est entièrement correcte ?