Liaisons, Lewis, VSEPR et interactions intermoléculaires : 80 questions de concours corrigées

Dessiner la structure de Lewis du monoxyde d'azote NO et des ions nitrates NO₃⁻.

Donner les représentations de Lewis des différentes espèces azotées envisagées, les atomes d'oxygène étant systématiquement liés à l'atome d'azote. Préciser la particularité du monoxyde d'azote…

Donner les schémas de Lewis du dioxyde de carbone CO₂ et du méthane CH₄. En proposer un pour le protoxyde d'azote N₂O où l'atome central est un atome d'azote.

Donner un schéma de Lewis de l'ion carbonate CO₃²⁻. On rappelle que le carbone et l'oxygène sont situés respectivement dans la quatrième et la sixième colonne de la deuxième période du tableau…

Donner les formules de Lewis de la molécule de méthane, de la molécule de diazote et de la molécule de dioxyde de carbone.

En déduire la formule de Lewis du peroxyde d’hydrogène H₂O₂.

Justifier que BF₃ et AlF₃ sont bien des acides de Lewis.

Donner la géométrie de la molécule BH₃.

Proposer, en la justifiant, la formule de Lewis du dioxyde de carbone CO₂.

Quelle géométrie peut-on prévoir pour cette molécule de CO₂ ? Justifier.

Donner un schéma de Lewis de l'ammoniac.

Proposer une représentation de Lewis pour la molécule de dioxygène.

Proposer deux formules de Lewis équivalentes rendant compte des propriétés de la molécule d'ozone. Proposer une description de la géométrie de cette molécule.

L'iode a pour numéro atomique Z = 53. Proposer une structure de Lewis et donner la géométrie de l'ion IO₃⁻.

a) Donner la structure de Lewis des trois formes mésomères de la molécule N₂O (l'atome central est un atome d'azote). Indiquer celle qui met en défaut la règle de l'octet. b) Justifier par un…

En utilisant les données d'électronégativité justifier le caractère basique du n-butyllithium (n-BuLi).

Justifier qualitativement la géométrie plane de l'ion carbonate.

Quelle est la position de l’élément lithium dans la classification périodique des éléments ? Nommer la famille d’éléments chimique à laquelle il appartient et dessiner son schéma de Lewis.

Indiquer, justification à l’appui, si la liaison O-O est polarisée.

Représenter la structure de Lewis de F₂.

Quelle est la nature des interactions décrites ici ? Quel est le signe de α ?

Donner le schéma de Lewis du cyanure d'hydrogène HCN et de l'eau H₂O, sans oublier de faire figurer les doublets d'électrons non liants.

Indiquer sur le schéma la direction et le sens du vecteur moment dipolaire de la liaison CN sachant que les numéros atomiques du carbone et de l'azote sont respectivement de 12 et 13.

Donner les schémas de Lewis des molécules d'eau et du dioxyde de carbone.

Expliquer qualitativement cette différence.

Lorsqu'on refroidit l'ammoniac gazeux à une température inférieure à sa température d'ébullition, on obtient de l'ammoniac liquide. Nommer la ou les forces assurant la cohésion de l'ammoniac liquide…

Justifier l'utilisation du terme « liaison covalente de coordination » pour décrire l'interaction bore-azote dans cet adduit.

À quelles interactions correspondent les deux termes du potentiel de Lennard-Jones ?

Donner le schéma de Lewis de la molécule de O₂.

Définir ce qu'on entend chimiquement par le terme « acide gras ». Sur les étiquettes d'informations nutritionnelles (figure 1), ces acides gras sont qualifiés de « saturés » (AGS), « monoinsaturés »…

a) Donner les structures électroniques de l'hydrogène H (Z = 1) et de l'oxygène O (Z = 8). b) Donner la formule de Lewis de la molécule d'eau. c) Pourquoi la liaison OH est-elle polarisée ?

a) Indiquer ce qu'on appelle les forces de Van der Waals. b) De quelle nature sont les interactions dites liaisons hydrogène ? c) Pouvez-vous donner un ordre de grandeur de l'énergie de la liaison…

Nommer les trois différentes interactions de Van der Waals. De quel(s) paramètre(s) moléculaire(s) dépend(ent) chacune d'entre elles ?

Laquelle ou lesquelles de ces interactions faut-il considérer pour appréhender le phénomène de physisorption du dihydrogène sur le nickel ?

Qu'est-ce qu'un solvant protique ? Donner un exemple.

En déduire le schéma de Lewis de l'ion thiocyanate en précisant les doublets non liants et la position de la charge négative.

La molécule de chlorure de thionyle dont le schéma de Lewis est donné en figure 10 est-elle polaire ? Commenter vis-à-vis de la solubilité des ions Li⁺.

Établir la formule brute de la monensine à partir de l'analyse élémentaire fournie.

Donner les schémas de Lewis de TiCl₄ et de TiO₂. On indique que, dans ces structures, la valence du titane est identique à celle du carbone.

Justifier la valeur basse de la température d'ébullition du difluor (-188 °C à P = 1,013 bar).

La réduction de 1 par électrolyse conduit à un carbanion que l'on notera 1' et au départ de l'ion chlorure Cl⁻. Donner la demi-équation électronique de la réduction et représenter les différentes…

Justifier que la molécule HCN est polaire, sachant qu'elle est de géométrie linéaire, et que le carbone est plus électronégatif que l'hydrogène.

Justifier que le sulfate d'ammonium (NH₄)₂SO₄ est très soluble dans l'eau.

La figure 11 donne les courbes d'absorbance de TiO₂ et de ZnO en fonction de la longueur d'onde pour des tailles de particules de l'ordre de 100 nm. Expliquer les formulations combinées en TiO₂ et…

Représenter, justifications à l'appui, le vecteur moment dipolaire de la molécule d'eau sur un schéma de celle-ci. Préciser le qualificatif donné en conséquence à cette molécule.

En expliquant la démarche suivie, déterminer quelle espèce, parmi l'eau ou le dioxyde de carbone, possède la température d'ébullition la plus élevée sous une pression de 1 bar.

Dans le cas de l'ammoniac NH₃, reproduire le schéma de la Figure 1 en indiquant les polarisations des liaisons. En justifiant, indiquer si l'ammoniac est une molécule polaire ou apolaire…

Interpréter la différence de température d'ébullition de l'ammoniac et de la phosphine.

Proposer un schéma de Lewis pour l'ion nitrate NO₃⁻ (l'azote est l'atome central et il n'y a aucune liaison entre atomes d'oxygène).

Justifier l'appellation de « gaz ionique » pour BF₃.

Représenter le produit 1 et justifier qu'il s'agit bien d'une base de Lewis.

Donner le schéma de Lewis de cette molécule si elle était cyclique. Serait-elle alors polaire ?

Identifier et donner une explication physico-chimique des paramètres qui influencent la température de fusion des acides gras.

Établir le schéma de Lewis le plus représentatif pour le monochlorure d'iode ICl. Commenter quant à l'adéquation, ou l'absence d'adéquation, entre ces deux modèles.

L'ion hydrogénocarbonate a pour formule chimique HCO₃⁻. Établir la représentation de Lewis de l'ion hydrogénocarbonate.

Donner un schéma de Lewis des molécules SO₂ et SO₃.

Proposer, sur la base d'une argumentation, un ordre de grandeur des paramètres a et U^.

Proposer une représentation de Lewis de la molécule d’ozone sachant qu’elle n’est pas cyclique.

La molécule d’ozone a la structure spatiale présentée sur la figure 3. Justifier l’existence d’un moment dipolaire et le représenter sur un schéma de la molécule.

Proposer un schéma de Lewis pour la molécule de dioxyde d'azote NO₂.

L'étude expérimentale permet de constater que la molécule d'eau est plane, coudée, (représentation figure 4) faisant un angle de 104,45° avec une distance entre oxygène et hydrogène qui vaut 95,84…

Estimer l'énergie de la liaison hydrogène sachant que l'enthalpie standard de sublimation de la glace vaut Δ H_s⁰ = L' = 47,8 kJ⁻¹. Comparer à l'énergie de la liaison O–H qui vaut 460 kJ⁻¹.

En déduire une explication pour l'évolution des énergies de physisorption du tableau ci-dessous.

La synthèse de l'acide nitrique HNO₃ à partir de l'ammoniac passe notamment par les intermédiaires NO et NO₂. Proposer une représentation de Lewis de NH₃, NO et NO₂ sachant qu'aucune d'entre elles…

NO et NO₂ possèdent une propriété chimique particulière. Laquelle ? Justifier la possibilité de dimérisation de NO et NO₂.

En déduire le choix de l'utilisation du diéthyle éther, Et₂O, comme solvant et de la tétraméthyléthylènediamine, TMEDA, comme réactif pour cette étape.

On précise que la molécule d'eau a une géométrie coudée. Justifier que le cyanure d'hydrogène HCN est miscible en toute proportion dans l'eau (deux arguments sont attendus).

Comparer, qualitativement, la force des acides de Lewis BF₃ et AlF₃.

À l'aide de la charge partielle du bore dans BF₃ donnée en annexe, calculer le pourcentage d'ionicité de la liaison bore-fluor dans cette structure. En déduire la nature de la liaison bore-fluor, et…

Déterminer si les données expérimentales sur BF₃ en annexe sont compatibles avec un réseau cristallin ionique tri-dimensionnel analogue à celui de β-AlF₃. Donner, en justifiant, la géométrie avec…

Représenter le produit 2. Expliquer l'intérêt d'utiliser des substituants fluorés ici.

Comparer les niveaux énergétiques de la HO et de la BV d'une paire de Lewis dans le cas où elle formerait une paire frustrée avec le cas où elle forme un adduit de Lewis, et justifier la réactivité…

Montrer que l'évolution observée pour la solubilité du nonivamide ne peut pas être justifiée par une simple approche qualitative des interactions intermoléculaires entre le solvant et le soluté.

À l'aide de ces résultats et de ceux déterminés à la question précédente, justifier l'évolution observée de la solubilité en fonction du solvant présentée dans le Tableau (2).

Représenter qualitativement la structure de la substance huile initialement étalée sur la toile à trois temps : au moment de l'application, aux temps courts et aux temps longs.

La figure 9 représente les essais de traction d'échantillons de films d'huile de lin, vieillis pendant la durée indiquée. Identifier le type de solide dont il est question aux temps longs et…

Proposer une explication qualitative de ce phénomène.

Sachant que le volume molaire d'une molécule d'eau vaut 13,5 cm³⁻¹, expliquer en quoi les résultats expérimentaux du tableau 1 peuvent sembler surprenants, puis proposer un moyen de rationaliser les…

Indiquer le site du carbanion 1' qui aura la plus grande interaction avec l'électrolyte perchlorate de tetrabutylammonium (C₄H₉N⁺ · ClO₄⁻). En déduire quel carbone présente le caractère nucléophile…

Proposer une structure pour l'adduit de Lewis 16 qui se forme entre la méthylacroléine et le CBS protonné.