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Visa pour la prépa Physique-Chimie

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VISA POUR LA PRÉPA

Visa pour la prépaPhysique-Chimie

2016-2017

MPSI | PCSI | PTSI | BCPSTSéverine Bagard

nicolaS Simon

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© Dunod, 2013, 20165, rue Laromiguière, 75005 Paris

www.dunod.comISBN 978-2-10-074700-9

Conception et création de couverture : Atelier 3+

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Table des matières

1. Structure de la matière 31. Les atomes 4

2. Les associations d’atomes 8

3. Les molécules de la chimie organique 11

4. L’isomérie 20

Exercices 24Solutions des exercices 25

2. Spectroscopie 311. Spectres d’émission et d’absorption des atomes 32

2. Analyse spectrale en chimie 34

Exercices 41

Solutions des exercices 43

3. Optique géométrique 491. Généralités 50

2. Les lois de Snell-Descartes 51

3. Les lentilles minces 52

4. L’œil et l’appareil photographique 55

Exercices 58

Solutions des exercices 59

Partie 1. Matière et rayonnement

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Table des matières

VI

4. Mécanique 651. La cinématique 66

2. La dynamique 69

3. Les lois de Newton 71

4. Mécanique céleste 73

Exercices 76

Solutions des exercices 77

5. Énergies 811. Les différentes formes d’énergie 82

2. La conservation, ou non, de l’énergie 84

3. L’énergie électrique et son transfert 87

4. L’énergie nucléaire 90

5. Thermodynamique et changement de phase 92

Exercices 97

Solutions des exercices 99

6. Ondes 1071. Généralités sur les ondes mécaniques progressives (OMP) 108

2. Le cas des ondes mécaniques progressives périodiques (OMPP) 111

3. Dispersion et diffraction d’une OMPP 113

4. Le modèle ondulatoire de la lumière 113

5. La quantification de l’énergie 115

6. La structure de l’atome et l’interaction noyau-électron 119

7. La dualité onde-corpuscule 120

Exercices 123

Solutions des exercices 125

Partie 2. Mouvement

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Table des matières

VII

7. Transformations chimiques : formalisme 1311. Une réaction chimique est-elle toujours rapide ? 132

2. Une réaction chimique est-elle toujours totale ? 134

3. Comment expliquer l’existence d’un équilibre chimique en solution ? 139

4. Comment déterminer la composition d’un système chimique à l’équilibre ? 141

5. Quelles espèces les réactions acido-basiques mettent-elles en jeu ? 145

6. Que se passe-t-il lorsque l’on met en présence un acide et une base ? 147

7. Comment mesurer l’abondance des protons disponibles dans une solution aqueuse ? 148

8. Comment peut-on classer les couples acide/base ? 152

9. Que se passe-t-il si l’on mélange plusieurs acides et plusieurs bases 154

10. Quelles espèces les réactions d’oxydoréduction mettent-elles en jeu ? 157

11. Que se passe-t-il lorsque l’on met en présence un oxydant et un réducteur ? 158

12. La réaction d’oxydoréduction 159

13. Les piles 162

14. Peut-on forcer une réaction d’oxydoréduction à se faire en sens inverse de son sens spontané ? 167

Exercices 169

Solutions des exercices 171

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Partie 3. Transformations

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Table des matières

VIII

8. Transformations chimiques :techniques de suivi 177

1. Les méthodes d’analyse physique 178

2. Dosages en solutions aqueuses 186

Exercices 199

Solutions des exercices 200

9. Transformations en chimie organique 2071. Quelques types de réactions en chimie organique 208

2. Les mécanismes réactionnels 208

3. Quelles sont les techniques expérimentales utilisées en synthèse organique ? 211

4. Quelques exemples de réactions en chimie organique 214

Exercices 218

Solutions des exercices 219

Solutions des QCM 225

Index 227

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Partie 1

Matière et rayonnement

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1CHAPITRE 1Structure de la matière

Évaluez vos connaissances !Un atome :

A. est un édifice électriquement neutre. ❑

B. contient autant de nucléons que d’électrons. ❑

C. a un rayon de l’ordre de 10–10 m. ❑

D. est constitué de protons et de neutrons. ❑

Le nombre de charge Z correspond au nombre de (d’) :

A. électrons d’un noyau d’élément correspondant. ❑

B. protons d’un noyau d’élément correspondant. ❑

C. neutrons d’un noyau d’élément correspondant. ❑

D. nucléons d’un noyau d’élément correspondant. ❑

La classification périodique classe les éléments par :

A. ordre alphbétique. ❑

B. numéro atomique croissant. ❑

C. masse molaire croissante. ❑

D. nombre d’électrons croissant. ❑

Une liaison covalente :

A. constitue la mise en commun par deux atomes d’un électron. ❑

B. peut être simple, double ou triple. ❑

C. est toujours formée par la mise en commun par deux atomes d’un électron chacun. ❑

D. permet aux atomes qui l’établissent d’accroître leur stabilité. ❑

La méthode VSEPR :

A. permet de prévoir la réactivité d’une espèce chimique donnée. ❑

B. est aussi appelée méthode de Gillespie. ❑

C. prévoit que la molécule de méthane CH4

a une géométrie tétraédrique. ❑

D. n’est applicable qu’aux molécules organiques. ❑

La règle de l’octet s’applique :

A. à tous les atomes. ❑

B. uniquement aux 4 premier éléments. ❑

C. par exemple au fluor. ❑

D. aux éléments de Z > 4. ❑

Le but-2-ène possède :

A. un carbone asymétrique. ❑

B. des isomères Z/E. ❑

C. plusieurs conformères. ❑

D. des diastéréoisomères. ❑

Un carbone asymétrique :

A. a 4 substituants identiques. ❑

B. est impliqué dans une liaison double ❑

C. a 4 substituants différents. ❑

D. peut faire partie d’un cycle. ❑

La propanone :

A. est un alcool. ❑

B. s’appelle aussi acétone. ❑

C. est une cétone. ❑

D. possède 4 atomes de carbone. ❑

Le test à la DNPH permet d’identifier :

A. un alcool. ❑

B. un composé carbonylé. ❑

C. un alcane. ❑

D. un acide carboxylique. ❑

1

2

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4

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Les réponses sont données p. 225.

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Chapitre 1 • Structure de la matière

4

1. Les atomes

Qu’est-ce qu’un élement chimique ?Un élément chimique est ce qui est commun à un corps simple et à tous ses composés. Ce fac-teur commun est constitué par le noyau des atomes ou ions monoatomiques d’un même élé-ment. En effet, une réaction chimique correspond à un réarrangement des électrons externesdes entités mises en jeu. Chaque élément sera donc caractérisé par la donnée de son numéroatomique Z, lequel correspond au nombre de protons que contient le noyau de l’élément.

Remarque : en physique nucléaire, au contraire, les transformations affectent les noyaux. Ainsi leséléments chimiques ne sont conservés que pour les réactions chimiques, et non pour les transfor-mations nucléaires.

Par exemple, l’élément fer est contenu dans le métal fer ainsi que dans les ions fer (II) Fe2+

et fer (III) Fe3+. Ainsi, quand on dit qu’il y a du fer dans les épinards, on entend bien sûr parlà la présence, dans le légume, des ions et non du métal.Chaque élément possède un nom et un symbole commençant par une lettre majuscule, éven-tuellement suivi d’une lettre minuscule. La lettre majuscule correspond le plus souvent à lapremière lettre du nom français ou latin de l’élément. Par exemple, l’élément carbone a poursymbole C, l’élément chlore pour symbole Cl, et l’élément sodium Na (du latin natrium).

Remarque : les données du symbole, et du numéro atomique Z d’un élément sont redondantes.

Qu’est-ce qu’un isotope ?Des isotopes sont des corps dont les noyaux atomiques possèdent des nombres identiques deprotons, mais des nombres de neutrons différents. Ils appartiennent donc au même élément.Par exemple, l’hydrogène 11H, le deutérium 21H et le tritium 31H sont trois isotopes.

Remarque : la dénomination isotope provient du grec isos topos signifiant littéralement « même lieu». En effet, deux isotopes appartenant à un même élément occuperont donc la même case dans laclassification périodique des éléments.

Deux isotopes diffèrent donc par leur nombre de masse A. En conséquence, la masse molai-re d’un élément donné sera déterminée en tenant compte des proportions respectives des dif-férents isotopes de cet élément (ceci explique le fait que la masse molaire d’un élément donnésoit rarement un nombre entier).

Comment se répartissent les électrons du cortègeélectronique ?Les électrons du cortège électronique se répartissent sur des niveaux d’énergie discrets (voirchapitre « Ondes »). Un niveau d’énergie, pour un atome donné, sera correctement décrit parla donnée de deux « nombres quantiques ». En classe de seconde, cette théorie vous a été présentée de manière très simplifiée. Lescouches électroniques successives étaient désignées par une lettre majuscule et une contenance maximale :• la première couche à remplir, couche K , contenait au maximum deux électrons ;• la deuxième couche à remplir, couche L , contenait au maximum huit électrons ;• la troisième couche à remplir, couche M, contenait au maximum huit électrons.

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1 • Les atomes

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Ces notations ne seront pas réutilisées en CPGE. Elles sont en effet insuffisantes car elles nepermettent pas d’écrire la structure électronique des entités ayant plus de 18 électrons péri-phériques. Nous n’irons donc pas plus en avant à ce sujet dans cet ouvrage.

Qu’appelle-t-on électrons de valence ou électronsexternes ?Les électrons de valence ou électrons externes sont les électrons responsables de la réacti-vité chimique d’un élément. Ils correspondent schématiquement aux électrons de la dernièrecouche remplie. La notion de dernière couche remplie ne pourra être clairement définie qu’enCPGE, lorsque le formalisme KLM aura été remplacé par un autre plus exact...

Quel est l’historique de la classification périodique ?C’est le chimiste russe Dimitri Mendeleiev qui, en 1869, établit une classification pério-dique des éléments. L’ordre adopté à l’époque était basé sur le fait qu’il apparaissait unepériodicité des propriétés des éléments en les classant par masse croissante. On sait à présentque ce sont les électrons qui régissent la réactivité, les éléments sont donc classés dans la clas-sification actuelle par numéro atomique croissant. Néanmoins, la classification d’origine estassez proche de l’actuelle (pour ce qui est des éléments qu’elle contenait à l’époque), maissurtout il est à noter que Mendeleiev avait eu la bonne intuition de laisser des « trous » danssa classification, lacunes correspondant à des éléments encore inconnus à l’époque mais dontil prévoyait la réactivité !

Comment la classification périodique est-elle organisée ?La classification se présente sous la forme d’un tableau à sept lignes ou périodes et dix-huitcolonnes. À chaque colonne correspond une famille d’éléments qui présentent une réactivitéanalogue. En effet, tous les éléments d’une même famille ont la même structure électroniqueexterne. Les lignes, ou périodes, possèdent un nombre d’éléments croissants au fur et à mesu-re que l’on avance dans le tableau : il s’agit donc d’une classification périodique de périodevariable.

Remarque : deux lignes de 14 éléments chacunes figurent sous la classification. Elles correspondentà des éléments appelés respectivement les lanthanides et les actinides.

Quelles sont les principales familles de la classification à connaître ?Les éléments de la première colonne (hormis l’hydrogène dont la réactivité est très particulière) constituent la famille des alcalins. Ces éléments sont des métaux mous trèsréducteurs. Ils s’oxydent très facilement en un cation monoatomique chargé une fois positi-vement. La famille constituée par les éléments de la deuxième colonne est celle des alacalino-terreux. Ce sont également des métaux bon réducteurs qui vont facilement donner un cationmonoatomique deux fois chargé positivement.©

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Chapitre 1 • Structure de la matière

6

1,0

H

1

4,0

He

2

6,9

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3

9,0

Be

4

10,8

B

5

12,0

C

6

14,0 N

7

16,0

O

8

19,0

F

9

20,2 Ne

10

23,0 Na

11

24,3 Mg

12

27,0 Al

13

28,1 Si

14

31,0

P

15

32,1

S

16

35,5 Cl

17

39,9 Ar

18

39,1

0 K

19

40,1 Ca

20

45,0 Sc

21

47,9 Ti

22

50,9

V

23

52,0

0

Cr

24

54,9 Mn

25

55,8 Fe

26

58,9 Co

27

58,7 Ni

28

63,5 Cu

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65,4 Zn

30

69,7 Ga

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72,6 Ge

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74,9 As

33

79,0 Se

34

79,9 Br

35

83,8 Kr

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85,5 Rb

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87,6 Sr

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88,9 Y

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91,2 Zr

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92,9 Nb

41

95,9 Mo

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98,9 Tc

43

101,1 Ru

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102,9 Rh

45

106,4 Pd

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107,9 Ag

47

112,4 Cd

48

114,8 In

49

118,7 Sn

50

121,8 Sb

51

127,6

52

129,9 I

53

131,3 Xe

54

132,9 Cs

55

137,3 Ba

56

57-7

1

178,5 Hf

72

180,9 Ta

73

183,8 W

74

186,2 Re

75

190,2 Os

76

192,2 Ir

77

195,1 Pt

78

197,0 Au

79

200,6 Hg

80

204,4 Tl

81

207,2 Pb

82

209,0 Bi

83

209 Po

84

210 At

85

222 Rn

86

223 Fr

87

226 Ra

88

89-1

03

261 Rf

104

262 Db

105

263 Sg

106

Lan

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ides

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138,9 La

57

140,1 Ce

58

140,1 Pr

59

144,2 Nd

60

145 Pm

61

150,4

Sm

62

152,0 Eu

63

157,3 Gd

64

158,9 Tb

65

162,5 Dy

66

164,9 Ho

67

167,3 Er

68

168,9

Tm

69

173,0 Yb

70

175,0 Lu

71

Act

inid

es:

227 Ac

89

232,0 Th

90

231,0 Pa

91

238,0 U

92

237 Np

93

244 Pu

94

243 Am

95

247 Cm

96

247 Bk

97

251 Cf

98

252 Es

99

257 Fm

100

258 Md

101

259 No

102

262 Lr

103

11

Te

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1 • Les atomes

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La famille constituée par les éléments de la dix-septième colonne est celle des halogènes.Les corps simples associés à ces éléments sont des molécules diatomiques constituant de bonsoxydants. Les anions monoatomiques, chargés une fois négativement, associés à ces élémentsdonnent des solides peu solubles par réaction avec les ions argent (I) (contenus, par exemple,dans le nitrate d’argent).La famille constituée par les éléments de la dix-huitième colonne est celle des gaz noble.Dans les conditions usuelles de température et de pression ce sont des gaz monoatomiquesavec une certaine inertie chimique.

Remarque : plus anciennement, les éléments de la dix-huitième colonne étaient également appe-lés gaz rares, ou encore gaz inertes.

Quelles grandes tendances peut-on dégager de la classification ?Plusieurs grandes tendances peuvent être dégagées de la lecture de la classification pério-dique des éléments :– Les trois quarts des éléments sont des métaux, les non-métaux se situent dans la partie la

plus à droite de la classification (ce sont ceux dans les cases les plus foncées).– L’électronégativité est une grandeur sans dimension traduisant l’aptitude d’un atome à atti-

rer à lui les électrons. Elle croît de la gauche vers la droite et du bas vers le haut de la clas-sification périodique. L’élément le plus électronégatif est le fluor (premier membre de lafamille des halogènes). Notons que l’on ne définit pas d’électronégativité pour les gaznobles.

Doit-on connaître par cœur toute la classificationpériodique des éléments ?La réponse est bien sûr non. Néanmoins, en CPGE, on attendra de vous la connaissance par-tielle de la classification. En particulier, vous devez être capable de retrouver :• les trois premières lignes ;• les quatre premiers éléments de la famille des halogènes ;• les quatre premiers éléments de la famille des gaz nobles.

Remarque : pour ce qui est de la connaissance des éléments des deuxième et troisième lignes, vouspouvez soit les apprendre linéairement par cœur, soit vous forger un moyen mnémotechnique sousla forme d’une phrase dont le début de chaque mot rappelle l’un des éléments de la ligne. Parexemple, pour la troisième ligne, on peut se souvenir de la phrase suivante : « Napoléon MangeaitAllégrement Six Poulets Sans Claquer des Articulations ».

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Chapitre 1 • Structure de la matière

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2. Les associations d’atomes

Qu’est-ce qu’une liaison de covalence ?Une liaison de covalence consiste en la mise en commun, par deux atomes, d’un doubletd’électrons. Ces deux électrons mis en commun peuvent :• soit provenir pour l’un d’un atome et pour l’autre du second ;• soit provenir d’un seul des deux atomes formant une liaison.

Remarque : la provenance exacte des électrons formant une liaison de covalence sera détaillée enchimie organique, lors de l’étude des mécanismes réactionnels des réactions.

Les liaisons de covalence établies entre deux atomes peuvent être multiples ; en pratique, onrencontre des double et des triple liaisons correspondant respectivement à la mise en com-mun par les deux atomes de deux et trois doublets d’électrons.

Remarque : dans une liaison multiple, les doublets mis en commun ne sont pas de la même natu-re. Le premier doublet liant mène à une liaison dite « sigma », alors que le (ou les) suivant(s) mène(nt)à une (des) liaison(s) « pi ». Une liaison sigma est plus forte qu’une liaison pi, elle est plus difficile àrompre. Cette différenciation sera elle aussi détaillée en CPGE.

Qu’est-ce que la règle du duet et de l’octet ?Les règles du duet et de l’octet permettent de prévoir comment des atomes isolés vont setransformer en ions monoatomiques, ou bien s’associer en molécules ou ions polyatomiques.Ces règles prévoient que les atomes ont tendance à acquérir une structure électronique exter-ne identique à celle du gaz noble le plus proche d’eux dans la classification périodique. Pour les atomes de numéro atomique voisin (en pratique les atomes de numéro atomique infé-rieur ou égal à 4) de celui de l’hélium (Z = 2), ils vont avoir tendance à acquérir une struc-ture électronique externe en (K)2 (donc à 2 électrons externes), d’où le nom de règle du duet.Pour les éléments de la deuxième ligne proche du néon (Z = 10), ils vont avoir tendance àacquérir une structure électronique externe à 8 électrons externes, d’où le nom de règle del’octet. Cette structure stable est notée, au lycée, (K)2(L)10.

Remarque : ces deux règles ne s’appliquent en toute rigueur qu’aux éléments des deux premièreslignes, ensuite le remplissage des couches se complique... Ceci sera détaillé en CPGE.

Comment prévoir la nature de l’ion monoatomiqueque donnera éventuellement un élément ?Les éléments participent à des édifices ioniques ou moléculaires, ou encore donnent des ionsmonoatomiques afin d’acquérir la structure électronique externe du gaz noble le plus proched’eux dans la classification périodique. Une manière de réaliser cela est donc la formation d’ionmonoatomique en acquérant ou en perdant un, deux ou trois électrons de valence.Les atomes des éléments respectivement des colonnes I, II et III perdent leurs électronsexternes pour mener à des cations chargés respectivement une, deux ou trois fois.

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2 • Les associations d’atomes

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Les atomes des éléments respectivement des colonnes XV, XVI et XVII gagnent respective-ment trois, deux ou un électron supplémentaire pour mener à des anions chargés respective-ment trois, deux ou une fois.

Comment détermine-t-on le nombre de doubletsd’électrons présents dans un molécule ou un ionpolyatomique ?Pour ce faire, on va suivre la méthode suivante :• on détermine le nombre d’électrons externes de chaque atome en écrivant sa structure élec-

tronique ;• on soustrait, dans le cas d’un cation polyatomique, au nombre total des électrons externe mis

en jeu dans l’entité autant d’électrons que sa charge globale ;• on ajoute, dans le cas d’un anion polyatomique, au nombre total des électrons externes mis

en jeu dans l’entité autant d’électrons que la valeur absolue de sa charge globale ;

• si le nombre total N d’électrons ainsi calculé est pair, on a N

2doublets à répartir dans l’en-

tité ;• si le nombre total N d’électrons ainsi calculé est impair, on a

N − 1

2doublets et un électron

célibataire à répartir dans l’entité.

Remarque : lors de vos études secondaires, les entités polyatomiques que vous aviez étudiéesavaient systématiquement un nombre pair d’électrons externes. Ce ne sera plus forcément le cas enCPGE, on aboutira ainsi à ce que l’on appelle un « radical », très réactif en raison de la présence de sonélectron célibataire. Il est bien entendu qu’un radical ne pourra donc pas satisfaire à la règle de l’oc-tet, vu qu’un de ses atomes sera entouré d’un nombre impair d’électrons...

Comment établit-on la représentation de Lewis d’une molécule ou d’un ion polyatomique ?Il n’y a pas de méthode universelle, la technique vient essentiellement en s’entraînant. Onpeut néanmoins dégager une méthodologie pouvant vous guider dans l’écriture de la struc-ture de Lewis d’entités simples.• on détermine la covalence, c’est-à-dire le nombre de liaisons de covalence que va naturel-

lement établir chaque atome participant à l’édifice. Cette covalence est égale à 8 moins lenombre d’électrons externes de l’atome. Ainsi le carbone, possèdant 4 électrons externes,est tétravalent, l’oxyène, possèdant 6 électrons externes est bivalent...

• on lie les atomes par des doublets liants en respectant leur covalence (ce qui n’exclut pas deréaliser des liaisons multiples).

• on affecte les doublets restants en tant que doublets non liants afin de satisfaire les règles duduet et de l’octet pour les éléments des deux premières lignes de la classification au moins.

Remarque : dans le décompte des électrons externes d’un atome donné dans le cadre de la vérifi-cation de ces règles, chaque doublet entourant un atome, qu’il soit liant ou non, comptera pour 2électrons.

Il se pose alors la question du positionnement de la (ou des ) charge(s) d’un ion polyatomique.Pour ce faire, on doit introduire la notion de charge formelle. On la calcule pour chaqueatome impliqué dans l’édifice en soustrayant au nombre d’électrons externes qu’il possède, lenombre d’électrons dont il est effectivement entouré.©

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Chapitre 1 • Structure de la matière

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Le dénombrement du nombre d’électrons dont est entouré un atome est différent de celui que l’oneffectue pour vérifier si l’atome satisfait à la règle de l’octet. Dans ce nouveau dénombrement, undoublet non liant compte pour deux électrons, une liaison simple compte pour un, une liaisondouble pour deux, triple pour trois.

Lorsque qu’une charge formelle non nulle apparaît, on l’écrit à côté de l’atome concerné eton l’entoure (afin de ne pas la confondre avec la charge globale de l’entité).

Remarque : des charges formelles peuvent apparaître également dans des molécules malgré leurglobale neutralité. On vérifiera à ce moment que les différentes charges formelles apparues se com-pensent bien globalement.

Illustrons cette méthodologie par deux exemples.• la molécule d’eau, de formule brute H2O, comporte 8 électrons externes en tout (un pour

chaque atome d’hydrogène et six pour celui d’oxygène) ; on doit donc répartir en tout 4 dou-blets pour construire la molécule. L’hydrogène étant monovalent, il paraît alors légitimed’établir deux liaisons simples entre l’atome d’oxygène et chacun des deux atomes d’hy-drogène présents. L’hydrogène satisfait alors d’ores et déjà à la règle du duet, il ne reste plusqu’à placer les deux derniers doublets en doublets non liants sur l’atome d’oxygène quisatisfait alors lui aussi à la règle de l’octet.

• l’ion hydroxyde OH− possède également 8 électrons externes en tout (un venant de l’atomed’hydrogène, six venant de l’atome d’oxygène et un dernier en raison de la charge globalede l’anion). On répartit ces électrons en 4 doublets, dont un liant entre les deux atomes. Onplace alors les trois doublets restants en doublets non liants autour de l’atome d’oxygène.On détermine enfin les charges formelles. L’atome d’hydrogène qui possède normalementun électron de valence est entouré d’un doublet liant, donc d’un électron ; sa charge formelleest donc nulle. L’atome d’oxygène, possèdant six électrons de valence, est ici entouré desept électrons (6 provenant des doublets non liants et un de sa liaison simple avec H) ; sacharge formelle est donc égale à –1.

Remarque : vous remarquerez, en résolvant les exercices, qu’il est parfois possible d’écrire plusieursformules de Lewis pour une même molécule. Ceci s’expliquera en CPGE par la théorie de la méso-mérie qui traduit des déplacements d’électrons entre sites dits conjugués. Toutes les formes deLewis correspondantes sont correctes, elles diffèrent par leur probabilité de réalisation effective...

La règle de l’octet a également ses limites, dans le sens où il n’y a parfois pas assez d’élec-trons pour la satisfaire ! Illustrons ce propos par un exemple. Le bore B appartient à la colon-ne 13 de la classification ; il possède donc trois électrons externes sur sa couche de valence.Associé à trois atomes d’hydrogène (monovalents), la molécule de borane va donc contenir 6 électrons soit trois doublets en tout. La règle de l’octet ne saurait donc être atteinte pourl’atome de bore, faute d’électrons ! On traduit cet état de fait sur le schéma de Lewis de lamolécule en faisant explicitement apparaître ce manque d’électrons par une lacune électro-nique, schématisée par un rectangle vide :

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3 • Les molécules de la chimie organique

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Qu’est-ce que la méthode VSEPR ?La méthode VSEPR (Valence Shell Electron Repulsion), encore appelée méthode deGillespie est basée sur le fait que les différents doublets d’électrons présents dans un mêmeédifice polyélectronique se repoussent en raison de leur charge négative commune. La géo-métrie qui sera finalement adoptée par l’édifice sera alors celle qui permet d’écarter ces dou-blets au maximum les uns des autres (afin de minimiser leur répulsion électrostatique).

Quelles sont les principales géométries à savoirreconnaître ?La géométrie d’un édifice polyatomique se décrit en référence à un atome particulier del’édifice, traditionellement noté atome central A. Pour ce faire :

• On détermine le nombre n de liaisons qu’établit A avec ses voisins. Dans ce décompte, notezbien que la multiplicité desdites liaisons n’intervient pas ; autrement dit, une liaison, mêmedouble ou triple, compte pour une liaison.

• On détermine le nombre p de doublets non liants (souvent notés E) entourant A.

• On se reporte au tableau page suivante, que vous devez connaître, pour déterminer la géo-métrie de l’entité AXnEp.

Remarque : afin de retenir plus facilement le tableau des géométries, on peut remarquer que les édi-fices de même valeur de n+p ont une géométrie dérivant directement de celle de AXn+p.

3. Les molécules de la chimie organique

Qu’est-ce que la chimie organique ?Historiquement parlant, la chimie organique est un terme qui avait été introduit pour dési-gner la chimie relative aux substances élaborées par les animaux et les végétaux.Actuellement, on désigne par molécule organique une molécule formée de carbone, d’hy-drogène ainsi qu’éventuellement d’un nombre restreint d’autres éléments tels que l’oxygène,l’azote, le soufre, le phosphore...

Remarque : on appelle parfois hétéroatomes les atomes appartenant à des éléments autres que lecarbone et l’hydrogène présents dans une molécule organique.

Qu’est-ce que le squelette carboné d’une molécule ?Les atomes de carbone à la base d’une molécule organique sont liés entre eux par des liaisonscovalentes et forment une chaîne constituant le squelette carboné de la molécule. Ce sque-lette carboné peut prendre différentes formes ; il peut être :©

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