Les doublets de l'ammoniac et du méthane

Exercice de TD · niveau 2 · chimie (seconde), chapitre 2 — Constitution de la Matière à l'Échelle Microscopique · Molécules, schéma de Lewis et mélanges

Énoncé

On étudie les molécules d'ammoniac $NH X_{3}$ et de méthane $CH X_{4}$ . On donne $Z (H) = 1$ , $Z (C) = 6$ et $Z (N) = 7$ .

1. Écrire la configuration électronique de l'atome de carbone et de l'atome d'azote, et donner leur nombre d'électrons de valence. 2. Combien de liaisons covalentes chacun doit-il former pour respecter la règle de l'octet ? 3. En déduire, pour chaque molécule, le nombre de doublets liants et le nombre de doublets non liants portés par l'atome central. 4. Rappeler ce qu'est l'énergie d'une liaison covalente. Entre deux liaisons, laquelle est la plus solide : celle d'énergie $348 kJ/mol$ ou celle d'énergie $413 kJ/mol$ ?

Corrigé

1. Carbone ( $Z = 6$ ) : $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{2}$ , soit $4$ électrons de valence. Azote ( $Z = 7$ ) : $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{3}$ , soit $5$ électrons de valence. 2. Pour atteindre l'octet, il manque $8 - 4 = 4$ électrons au carbone, qui forme donc $4$ liaisons covalentes, et $8 - 5 = 3$ électrons à l'azote, qui en forme $3$ . Chaque hydrogène, lui, ne forme qu'une liaison (règle du duet). 3. Dans $CH X_{4}$ , le carbone porte $4$ doublets liants et aucun doublet non liant ( $4$ liaisons $\times$ $2$ électrons $= 8$ , l'octet est atteint par les seules liaisons). Dans $NH X_{3}$ , l'azote porte $3$ doublets liants et $1$ doublet non liant : $3 \times 2 + 2 = 8$ électrons, l'octet est bien atteint. 4. L'énergie d'une liaison covalente est l'énergie qu'il faut fournir pour rompre cette liaison. Plus elle est grande, plus la liaison est solide : celle de $413 kJ/mol$ est donc la plus solide des deux.

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