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Physique-Chimie 1re

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Exercice corrigé




La pollution par les dérivés azotés

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours
RAI/MOD : Respecter les conventions en chimie

Analyse de l'énoncé

1. Déterminer les électrons de valence à l’aide de la configuration électronique.

2. Comment connaître le nombre de liaisons et/ou doublets non liants grâce aux électrons de valence des atomes ?
Comment prendre en compte la charge négative de l’ion ?

4. Comment les liaisons covalentes et les doublets non liants infl uencent-ils la géométrie de cette molécule ?

Solution rédigée

1. Pour l’azote : 1s22s22p3 il a donc 5 électrons de valence ;
Pour l’oxygène : 1s22s22p4 il a donc 6 électrons de valence.

2. Il y a un atome d’azote et deux atomes d’oxygène, soit 5+6+6=175+6+6=17 électrons de valence ; il faut penser à ajouter 1 électron pour la charge négative, soit 18 électrons en tout, donc 9 doublets.

3. L’atome d’azote peut engager jusqu’à trois liaisons covalentes et les atomes d’oxygène jusqu’à deux liaisons. L’atome d’oxygène étant le plus électronégatif, il est porteur de la charge négative et donc d’un électron supplémentaire. La formule de Lewis de l’ion nitrite NO2\mathrm{NO}_{2}^{-} est donc :

Ion Nitrite


4. La double liaison N=O\mathrm{N}=\mathrm{O}, le doublet non liant et la liaison simple NO\mathrm{N}-\mathrm{O} se répartissent de façon à minimiser les interactions électrostatiques : la géométrie de cet ion est donc coudée. L’ion nitrite est donc représenté comme ceci :

Ion Nitrite



Données

  • Numéro atomique des atomes :
    H\mathrm{H} (Z=1Z=1) ;
    C\mathrm{C} (Z=6Z=6) ;
    N\mathrm{N} (Z=7Z=7) ;
    O\mathrm{O} (Z=8Z=8).
  • Électronégativité χ\chi des atomes :
    χ\chi(O\mathrm{O}) =3,44=3\text{,}44 ;
    χ\chi(N\mathrm{N}) =3,04=3\text{,}04 ;
    χ\chi(C\mathrm{C}) =2,55=2\text{,}55 ;
    χ\chi(H\mathrm{H}) =2,20=2\text{,}20.
Voir les réponses

21
Mise en application

L’ion nitrate a pour formule chimique NO3\mathrm{NO}_{3}^{-}. Proposer sa représentation de Lewis et sa géométrie.

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Énoncé

La pollution par les ions nitrate NO3\mathrm{NO}_{3}^{-} et les ions nitrite NO2\mathrm{NO}_{2}^{-} est causée par l’agriculture intensive. L’usage massif d’engrais participe à l’augmentation de la concentration de ces entités chimiques dans les sols. Elles s’infiltrent ensuite dans nos cours d’eau et polluent les nappes phréatiques.

Pollution azote


L’ion nitrite a pour formule brute NO2\mathrm{NO}_{2}^{-}. L’objectif de l’exercice est d’établir sa formule de Lewis et d’en déduire sa géométrie.

1. Combien d’électrons de valence possèdent l’atome d’azote et l’atome d’oxygène ?

2. Combien de doublets d’électrons sont mis en jeu dans l’ion nitrite ?

3. En déduire la formule de Lewis de l’ion nitrite.

4. En déduire qualitativement la géométrie de l’ion nitrite.


Pour bien répondre

1. Utiliser ses connaissances pour établir la configuration électronique de N\mathrm{N} et de O\mathrm{O} puis repérer les électrons de valence sur les sous-couches 2s et 2p.

2. Tenir compte de la charge de l’ion en ajoutant au décompte un électron.

3. Utiliser la règle de l’octet pour identifier le nombre de liaisons que chaque atome peut créer et ainsi proposer une structure cohérente. Il faut aussi tenir compte de l’électronégativité de l’atome d’oxygène pour la charge de l’ion.

4. La répulsion électrostatique influence la géométrie en éloignant au maximum les doublets non liants et les doublets liants.

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