QCM : Liaisons chimiques et géométrie moléculaire (19 questions)

Explication

La couche de valence est celle dont le nombre quantique principal est le plus élevé; ses électrons participent notamment aux réactions et aux liaisons. La couche de plus faible nombre quantique principal et la couche la plus proche du noyau désignent des couches internes, tandis que les doublets liants caractérisent les liaisons.

Explication

À nombre égal d’électrons de valence, le choix de l’atome central se fait en faveur du moins électronégatif. Le critère du plus grand nombre d’électrons célibataires ne départage pas les candidats dans cette situation; l’électronégativité ne favorise pas le candidat le plus électronégatif et le choix n’est pas arbitraire.

Explication

Après la représentation des électrons de valence, la construction prévoit le choix de l’atome central, l’attribution des charges éventuelles, la formation des liaisons, puis la vérification de l’octet. Vérifier avant de former les liaisons inverse les étapes, et placer le choix de l’atome central après la formation des liaisons ne respecte pas la démarche.

Explication

L’hydrogène tend à s’entourer d’un doublet, soit deux électrons, afin d’atteindre la configuration $1s^2$. Huit électrons correspondent à l’octet, quatre électrons ne constituent pas le duet et un électron ne complète pas la couche selon cette règle.

Explication

Un doublet liant participe à une liaison entre atomes; un doublet non liant, ou libre, n’assure pas de liaison. La localisation sur un seul atome ne rend donc pas le doublet liant, et un doublet libre n’est pas un électron célibataire.

Explication

Une liaison multiple comprend une seule liaison $\sigma$; les liaisons supplémentaires sont de type $\pi$. Une liaison triple comporte donc une liaison $\sigma$ et deux liaisons $\pi$; en compter une ou trois comme $\pi$ revient à mal répartir les trois liaisons.

Explication

La charge formelle vaut $n_v-(n_{DNL}+n_{DL}/2)$. Ici, $5-(2+6/2)=5-(2+3)=0$; oublier le partage par deux donne une valeur négative, tandis qu’inverser la soustraction donne une valeur positive.

Explication

Le réarrangement de ns² np¹ en ns¹ np² fournit trois électrons célibataires permettant de former trois liaisons, sans atteindre l’octet. Le passage à ns¹ np¹ évoque le béryllium, l’inversion remet la configuration de départ et ns² np² ajoute un électron non justifié.

Explication

Un composé dont l’atome central a plus de huit électrons est hypervalent; les éléments avec n ≥ 3 peuvent faire intervenir des orbitales d. « Hypovalent » désigne un centre entouré de moins de huit électrons, tandis que PCl₅ en a dix; l’octet n’est donc pas respecté et l’intervention des orbitales d est possible.

Explication

Une structure de Lewis seule ne permet pas de prévoir la géométrie : l’angle OCO de CO₂ vaut 180°, tandis que l’angle HOH de H₂O vaut 104°. L’égalité des angles confond les géométries, et les deux autres réponses intervertissent ou généralisent les valeurs caractéristiques.

Explication

La théorie VSEPR prévoit la géométrie à partir des répulsions entre les paires électroniques de valence autour de l’atome central. Ignorer les doublets non liants, remplacer les répulsions par des attractions ou ne compter que les atomes liés écarte le principe de la théorie.

Explication

L’arrangement spatial le plus stable minimise les répulsions entre les paires électroniques en les éloignant au maximum. Rapprocher les paires contredit ce principe, ne considérer que les doublets liants omet les doublets non liants et privilégier les seuls atomes périphériques néglige les paires électroniques.

Explication

Dans AXₘEₙ, m indique le nombre de doublets liants et n celui des doublets non liants; leur somme donne le total, soit 3 + 2 = 5 pour AX₃E₂. Huit correspond ici à une confusion entre indice d’atomes liés et doublets, l’inversion échange les rôles de m et n, et trois omet les doublets non liants dans le total.

Explication

Quatre doublets au total s’éloignent selon un arrangement tétraédrique. L’arrangement triangulaire correspond à trois doublets, la bipyramide à cinq et la disposition linéaire à deux.

Explication

Six doublets au total s’organisent en octaèdre. La bipyramide à base triangulaire correspond à cinq doublets, le tétraèdre à quatre et la disposition linéaire à deux.

Explication

Avec quatre doublets au total, AX₄E₀ est tétraédrique, AX₃E₁ pyramidal à base triangulaire et AX₂E₂ coudé. L’interversion des deux dernières formes confond les géométries propres à AX₃E₁ et AX₂E₂.

Explication

Les angles de CH₄, NH₃ et H₂O décroissent respectivement de 109,5° à 107,3°, puis à 104,5°, à mesure que le nombre de doublets libres augmente. L’ordre inversé attribue une augmentation aux angles, et les autres valeurs proposées intervertissent celles des molécules.

Explication

Les doublets libres occupent plus d’espace que les paires liées : leur augmentation renforce les répulsions, réduit les angles et déforme la structure. Les choix prévoyant une hausse de l’angle ou une diminution des répulsions inversent cette relation.

Explication

Le type AX₃ correspond à une géométrie triangulaire et à un angle de 120°. L’angle de 180° correspond à AX₂, tandis que la géométrie tétraédrique d’environ 109,47° correspond à AX₄.