Exercices : Géométrie des Molécules
Tronc Commun Technologies
Exercice 1 : Molécule d’eau
Déterminer la géométrie de la molécule H2O en utilisant la méthode VSEPR. Justifier.
Solution :
O (Z=8) : 1s² 2s² 2p⁴ → 2 doublets liants + 2 doublets non-liants
Formule AX2E2 → Géométrie coudée (≈104.5°)
Exercice 2 : Méthane CH4
Quelle est la géométrie de la molécule CH4? Calculer l’angle entre les liaisons.
Solution :
C (Z=6) : 1s² 2s² 2p² → 4 doublets liants (hybridation sp³)
Formule AX4 → Géométrie tétraédrique (109.5°)
Exercice 3 : Dioxyde de carbone
Expliquer la géométrie linéaire de la molécule CO2.
Solution :
C (Z=6) : 1s² 2s² 2p² → 2 doublets liants (hybridation sp)
Formule AX2 → Géométrie linéaire (180°)
Exercice 4 : Ammoniac NH3
Déterminer la géométrie de NH3 et expliquer pourquoi les angles sont légèrement inférieurs à 109.5°.
Solution :
N (Z=7) : 1s² 2s² 2p³ → 3 doublets liants + 1 doublet non-liant
Formule AX3E → Géométrie pyramidale à base triangulaire (≈107°)
Réduction de l’angle due à la répulsion du doublet non-liant
Exercice 5 : Éthène C2H4
Expliquer la géométrie plane de la molécule C2H4 et les angles entre liaisons.
Solution :
Chaque C (hybridation sp²) forme 3 liaisons σ (2 C-H et 1 C-C) et 1 liaison π
Formule AX3 → Géométrie triangulaire plane (120°)
Molécule plane avec double liaison C=C
Exercice 6 : Ion ammonium NH4+
Comparer la géométrie de NH3 et NH4+.
Solution :
NH3 : AX3E → pyramidale (≈107°)
NH4+ : AX4 → tétraédrique (109.5°)
La perte du doublet non-liant rend la géométrie plus symétrique
Exercice 7 : Béryllium BeCl2
Expliquer pourquoi BeCl2 est une molécule linéaire malgré 4 électrons de valence sur Be.
Solution :
Be (Z=4) : 1s² 2s² → hybridation sp (2 orbitales)
Formule AX2 → Géométrie linéaire (180°)
Pas de doublet non-liant sur l’atome central
Exercice 8 : Sulfure d’hydrogène H2S
Comparer les géométries de H2O et H2S. Pourquoi l’angle H-S-H est-il plus petit?
Solution :
Les deux ont une géométrie coudée (AX2E2)
H2O : ≈104.5° | H2S : ≈92°
Différence due à la taille de S (doublets non-liants plus diffus → moins de répulsion)
Exercice 9 : Hexafluorure de soufre
Expliquer la géométrie particulière de SF6 (Z=16 pour S).
Solution :
S (Z=16) : hybridation sp³d² (6 orbitales)
Formule AX6 → Géométrie octaédrique (90°)
Cas particulier avec utilisation des orbitales d
Exercice 10 : Molécule PCl5
Décrire la géométrie de PCl5 et expliquer l’hybridation de l’atome de phosphore.
Solution :
P (Z=15) : hybridation sp³d (5 orbitales)
Formule AX5 → Géométrie bipyramidale trigonale
3 atomes dans le plan équatorial (120°) + 2 atomes axiaux (90°)
