98LGB030 .......Corrigé : Structure de quelques molécules et ions.

1.1. 7N : l’atome d’azote possède 7 électrons.

Répartition électronique sur les différents niveaux d’énergie :

* 2 électrons sur la couche K

* 5 électrons sur la couche L

Schéma de Lewis de l’atome :

(On ne représente que les 5 électrons de la couche externe)

( 1 doublet libre + 3 électrons célibataires)

15 P : l’atome de phosphore possède 15 électrons.

Répartition électronique sur les différents niveaux d’énergie :

* 2 électrons sur la couche K

* 8 électrons sur la couche L

* 5 électrons sur la couche M

Schéma de Lewis de l’atome :

1.2. Les atomes d’azote et de phosphore possèdent le même nombre d’électrons sur la couche électronique externe. Ils appartiennent donc à la même colonne de la classification périodique des éléments.

2.1. Règle de l’octet : Dans une molécule ou un ion, les atomes s’associent de telle façon que chacun d’eux acquiert la structure électronique stable du gaz noble le plus proche dans la classification périodique (8 électrons sur la couche externe c’est-à-dire un octet d’électrons).

Seule exception : l’hydrogène adopte la configuration électronique de l’hélium, c’est-à-dire 2 électrons sur le niveau K.

2.2. Trichlorure de phosphore PCl3 :

* Structure électronique de l’atome de chlore (17Cl) : (K)2 ( L)8 (M)7

* Schéma de Lewis de l’atome de chlore :

* Schéma de Lewis de la molécule de trichlorure de phosphore :

Chaque atome est entouré d’un octet d’électrons

Ion amidure NH2- :

Représentation de Lewis :

Dans cet ion , l’atome d’azote est entouré de 8 électrons. Il lui appartient " en propre " 6 électrons : 2 doublets libres (4 électrons) + 2 électrons des doublets liants (1 doublet liant est également partagé entre les 2 atomes liés).

L’atome d’azote a gagné 1 électron par rapport à la configuration électronique externe de l’atome isolé, il possède la charge formelle (-).

Ion hydrazinium N2H5+ :

Représentation de Lewis :

Détermination de la charge formelle de cet ion ( même raisonnement que précédemment) : l’azote (1) possède " en propre " 4 électrons. L’atome d’azote présente un déficit de un électron par rapport à la configuration électronique de l’atome isolé donc il porte la charge formelle (+).

2.3. Méthode V.S.E.P.R. (Ce sigle, issu de la terminologie anglaise : Valence Shell Electronic Pair Repulsions, constitue le nom classique d’une théorie qui, en langue française, s’appelle théorie R.P.E.C.V. : Répulsion des Paires Electroniques des Couches de Valence).

La géométrie d’une molécule ou d’un ion est telle qu’elle minimise les répulsions électrostatiques entre paires électroniques libres ou liées de l’atome central A.

 

Pour la représentation des structures spatiales, on utilise la représentation conventionnelle de Cram.

Conventions des représentations des liaisons :

* Dans PCl3 , l’atome central P est de type AX3E1 La molécule est une pyramide à base triangulaire.

L’atome de phosphore occupe le sommet de la pyramide et les 3 atomes de chlore occupent les sommets du triangle équilatéral de base.

* N2H5+

- soit l’atome central N(1), il est du type AX4 :structure tétraédrique.

L’atome d’azote N(1) est au centre d’un tétraèdre dont les 4 sommets sont occupés par les 3 atomes d’hydrogène et l’atome d’azote N(2). Ce n’est pas un tétraèdre régulier, les 4 atomes n’étant pas identiques.

- soit l’atome central N(2), il est du type AX3E1 : pyramide à base triangulaire.

L’atome d’azote N(2) occupe le sommet de la pyramide, les 2 atomes d’hydrogène et l’atome d’azote N(1) forment le triangle de base.

Il y a libre rotation autour de la simple liaison N-N

3.1. Dans l’ion phophate PO43- :

* l’atome de phosphore est entouré de 8 électrons, il lui appartient "en propre" 4 électrons. Il a perdu 1 électron par rapport à la configuration électronique externe de l’atome isolé, il possède donc la charge formelle (+).

* chaque atome d’oxygène est entouré de 8 électrons, il lui appartient "en propre" 7électrons.

Les atomes d'oxygène ont gagné, chacun, 1 électron par rapport à la configuration électronique externe de l’atome isolé, ils possèdent donc chacun la charge formelle (-).

3.2. Dans l’ion phosphate PO43- , l’atome central P est du type AX4 . L’ion a une structure tétraèdrique.

L’atome de phosphore occupe le centre du tétraèdre régulier et les atomes d’oxygène les 4 sommets.

4.1. Formule semi-développée de l'adrénaline :

  1. Une molécule est dite chirale si elle n'est pas superposable à son image dans un miroir plan.

Une molécule qui possède un carbone asymétrique est chirale (si elle possède plusieurs carbones asymétriques, elle n’est chirale que si elle est dépourvue d’éléments de symétrie).

La molécule d'amphétamine et celle d'adrénaline possèdent un carbone asymétrique, c'est-à-dire un carbone tétraédrique (ou tétragonal) lié à 4 atomes ou groupes d'atomes différents. On le représente par un astérisque (C*).

Ces deux molécules sont donc chirales.

  1. Fonctions chimiques oxygénées de l'adrénaline :

(groupe fonctionnel -OH lié à un atome de carbone tétraédrique)

Remarque : il s'agit ici de la fonction alcool secondaire :

( l'atome de carbone porteur du groupe -OH est lié à un seul atome d'hydrogène)

(groupe -OH lié à un noyau benzénique non substitué ou substitué)

L'adrénaline possède 2 fonctions phénol.

Fonction chimique oxygénée de la benzocaïne :