QCM : Des atomes aux molécules — 12 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel type de recouvrement orbital forme une liaison πy\pi_y ?

Le recouvrement axial d’une orbitale ss et d’une orbitale pyp_y
Le recouvrement latéral de deux orbitales pyp_y
Le recouvrement latéral de deux orbitales pzp_z
Le recouvrement axial de deux orbitales pyp_y

Le recouvrement latéral de deux orbitales $$p_y$$

Explication

Un recouvrement latéral entre deux orbitales pyp_y produit une liaison πy\pi_y. Le recouvrement latéral de deux orbitales pzp_z forme plutôt une liaison πz\pi_z, tandis qu’un recouvrement axial correspond à un autre type de liaison.

2. Quelle association décrit correctement les recouvrements latéraux des orbitales p et les liaisons π correspondantes ?

Deux orbitales pyp_y donnent πz\pi_z et deux orbitales pzp_z donnent πy\pi_y
Deux orbitales pyp_y donnent une liaison σ et deux orbitales pzp_z donnent πz\pi_z
Deux orbitales pzp_z donnent une liaison σ et deux orbitales pyp_y donnent πz\pi_z
Deux orbitales pyp_y donnent πy\pi_y et deux orbitales pzp_z donnent πz\pi_z

Deux orbitales $$p_y$$ donnent $$\pi_y$$ et deux orbitales $$p_z$$ donnent $$\pi_z$$

Explication

L’indice de la liaison π correspond ici à l’orientation des orbitales qui se recouvrent latéralement : pyp_y forme πy\pi_y et pzp_z forme πz\pi_z. Les autres associations inversent les orientations ou attribuent à tort une liaison σ.

3. Que représente la notation de Lewis pour un atome ?

La position des protons et des neutrons dans le noyau
Les électrons de la couche de valence
L’ensemble des électrons et des couches internes
Les seuls électrons participant aux liaisons ioniques

Les électrons de la couche de valence

Explication

La notation de Lewis est une représentation abrégée centrée sur les électrons de la couche de valence. Elle ne détaille donc pas les électrons des couches internes ni la composition du noyau.

4. Dans la notation de Lewis, quel symbole représente un doublet d’électrons non liant ?

Un trait représentant une liaison
Un carré vide, noté □
Deux points, notés :
Un point isolé, noté •

Deux points, notés :

Explication

Le symbole « : » représente un doublet d’électrons, lorsqu’il est non liant dans la structure considérée. Un point isolé désigne un électron célibataire, tandis qu’un trait correspond à un doublet liant et donc à une liaison.

5. Pourquoi une structure comportant quatre doublets d’électrons est-elle particulièrement stable pour un atome comme le néon ?

Elle décrit une couche externe contenant trois électrons célibataires
Elle indique que quatre électrons ont été retirés de la couche externe
Elle correspond à une orbitale externe laissée vide autour du néon
Elle correspond à une couche externe saturée, comme l’octet du néon

Elle correspond à une couche externe saturée, comme l’octet du néon

Explication

Quatre doublets représentent huit électrons, soit une couche externe complète et particulièrement stable pour le néon. Une telle structure ne signifie ni retrait d’électrons ni présence d’orbitales vacantes.

6. Quelle succession d’étapes permet de construire une molécule avec la méthodologie présentée ?

Compter les protons, remplir les couches internes, puis supprimer les électrons externes
Représenter tous les noyaux, déplacer les neutrons, puis vérifier la charge électrique
Représenter les électrons externes, partager des électrons, puis vérifier la stabilité
Former les liaisons, ignorer les électrons de valence, puis calculer la masse moléculaire

Représenter les électrons externes, partager des électrons, puis vérifier la stabilité

Explication

La méthode consiste à représenter d’abord la structure électronique externe, à mettre ensuite des électrons en commun pour former les liaisons, puis à contrôler la stabilité obtenue. Les autres démarches confondent les électrons de valence avec les particules du noyau ou omettent l’étape de vérification.

7. Que se passe-t-il lors de la formation de la molécule H2H_2 ?

Un hydrogène perd son électron et l’autre forme quatre doublets
Deux hydrogènes partagent leurs électrons et chaque atome atteint deux électrons
Deux hydrogènes échangent leurs noyaux et chaque atome atteint huit électrons
Deux hydrogènes conservent leurs électrons séparés sans former de liaison

Deux hydrogènes partagent leurs électrons et chaque atome atteint deux électrons

Explication

Dans H2H_2, les deux atomes d’hydrogène mettent leurs électrons en commun pour former H:HH:H, ce qui donne deux électrons autour de chaque atome et la configuration stable de l’hélium. L’hydrogène suit ainsi une stabilité de type duet plutôt que la règle de l’octet.

8. Quelle formule moléculaire obtient-on en associant un atome d’azote de configuration 1s2 2s2 2p31s^2\ 2s^2\ 2p^3 à des atomes d’hydrogène selon l’exemple présenté ?

N3HN_3H, avec trois atomes d’azote liés à un hydrogène
NH2NH_2, avec deux atomes d’hydrogène liés à l’azote
NH3NH_3, avec trois atomes d’hydrogène liés à l’azote
N2HN_2H, avec deux atomes d’azote liés à un hydrogène

$$NH_3$$, avec trois atomes d’hydrogène liés à l’azote

Explication

L’azote décrit par la configuration 1s2 2s2 2p31s^2\ 2s^2\ 2p^3 s’associe à trois atomes d’hydrogène pour former l’ammoniac, NH3NH_3. Les autres formules ne correspondent pas à l’association moléculaire indiquée pour cet atome d’azote.

9. Dans la notation VSEPR AXmEnAX_mE_n, que représente la lettre E ?

Un atome lié directement à l’atome central
Le nombre total de doublets électroniques
Une paire libre portée par l’atome central
Un électron célibataire de l’atome central

Une paire libre portée par l’atome central

Explication

Dans cette notation, E désigne une paire libre située sur l’atome central, tandis que X représente un atome lié à celui-ci. Confondre E avec un atome lié revient à attribuer à la notation une signification différente de celle du modèle VSEPR.

10. Pour une espèce décrite par AX3EAX_3E, quelle distinction entre figure de répulsion et forme moléculaire est correcte ?

La figure dépend de trois doublets, tandis que la forme dépend de quatre liaisons
La figure et la forme dépendent toutes deux de trois liaisons
La figure dépend de quatre doublets, tandis que la forme dépend de trois liaisons
La figure et la forme dépendent toutes deux de quatre doublets

La figure dépend de quatre doublets, tandis que la forme dépend de trois liaisons

Explication

Le nombre total de doublets est m+n=4m+n=4, ce qui détermine la figure de répulsion, alors que les trois liaisons déterminent la forme moléculaire observée. La confusion fréquente consiste à utiliser le même décompte pour les deux descriptions.

11. Quelle géométrie et quel angle sont associés à une espèce de type AX2AX_2 ?

Une géométrie triangulaire avec un angle de 120∘120^\circ
Une géométrie linéaire avec un angle de 180∘180^\circ
Une géométrie tétraédrique avec un angle de 109,5∘109{,}5^\circ
Une géométrie coudée avec un angle inférieur à 120∘120^\circ

Une géométrie linéaire avec un angle de $$180^\circ$$

Explication

Une espèce AX2AX_2 possède deux doublets liants autour de l’atome central, qui se placent à l’opposé l’un de l’autre et donnent une géométrie linéaire à 180∘180^\circ. La forme coudée correspond notamment à des espèces comportant une ou deux paires libres.

12. Quelle association décrit correctement la forme moléculaire et l’angle idéal d’une espèce AX4AX_4 ?

Une forme triangulaire avec un angle de 120∘120^\circ
Une forme tétraédrique avec un angle de 109,5∘109{,}5^\circ
Une forme coudée avec un angle inférieur à 120∘120^\circ
Une forme pyramidale trigonale avec un angle inférieur à 109,5∘109{,}5^\circ

Une forme tétraédrique avec un angle de $$109{,}5^\circ$$

Explication

Dans AX4AX_4, quatre liaisons se répartissent selon une géométrie tétraédrique, avec des angles de liaison de 109,5∘109{,}5^\circ. La forme pyramidale trigonale est associée à AX3EAX_3E, tandis que les formes coudées résultent de la présence de paires libres dans AX2EAX_2E ou AX2E2AX_2E_2.

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Comment se forme une liaison π_y entre orbitales p?

Par le recouvrement latéral de deux orbitales p_y.

Quelle liaison forme le recouvrement latéral de deux orbitales p_z?

Une liaison π_z.

Qu'est-ce que la notation de Lewis représente ?

Les électrons de la couche de valence des atomes.

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