S.M1 - S.V1 - ST1 -STPI 1 SESSION de JUIN 2003
"SUJET : Initiation à la chimie théorique - atomistique"
I) Atomes d'azote ( Z = 7 ) et d'oxygène ( Z = 8 ) :
I-1) Etablir la configuration électronique de ces deux éléments. (0,25 point)
I-2) L'azote possède deux isotopes stables 14N et 15N.
I-2-a) Evaluer la masse molaire atomique de l'azote naturel sachant que l'abondance naturelle de l'isotopes 14N est de 99,6%. (1 point)
I-2-b) Il existe également un isotope instable de l'azote 13N, lui attribuer en la justifiant sa forme de radioactivité. Ecrire l'équation de la réaction radioactive correspondante. (0,75 point)
I-2-c) Pour l'atome d'azote évaluer l'énergie de première ionisation par utilisation du modèle de Slater.
(2 points)
II) Molécule NO2
La molécule de Dioxyde d’Azote NO2 possède un électron " célibataire "
1) Décrire cette molécule en utilisant le modèle de Lewis. On écrira deux schémas de Lewis différents où l’électron "célibataire" sera attribué à l’atome d’azote (structure A) ou à celui d’oxygène (structure B).(1 point)
2) Montrer que la géométrie de la structure B est facilement prévisible par la méthode V.S.E.P.R, prévoir la valeur de l'angle O-N-O dans cette structure ? (1 point)
3) Cette molécule peut donner facilement un anion NO2- et un cation NO2+.
a) Quelles sont les structures de Lewis de ces deux ions ? (1 point)
b) Expérimentalement on trouve des angles O - N - O de 180° pour l’un et 115° pour l’autre. Attribuer à chaque ion son angle de liaison.et justifier les écarts éventuels aux valeurs prévues par la théorie V.S.E.P.R.(1 point)
4) Expérimentalement on a pu montrer que l’angle O-N-O était de 134° pour la molécule NO2. Montrer à partir de cette valeur expérimentale de l’angle de liaison que seule la structure de Lewis A de la molécule NO2 peut correspondre à la molécule réelle. (1 point)
5) La molécule NO2 se dimérise en N2O4 selon la réaction 2 NO2(g) = N2O4(g). Justifier la formation du dimère N2O4 et donner sa structure de Lewis. (1 point)