Chimie · Licence 3 · 2 exercices vérifiés
S’entraîner : Théorie du champ des ligands
Chapitre : Chimie inorganique et de coordination
Ce que vous travaillez
Levée de dégénérescence des cinq orbitales d d'un ion de transition placé dans un champ de ligands : éclatement octaédrique (t2g sous eg, écart Δo) et éclatement tétraédrique (e sous t2, écart Δt), toujours plus faible. Série spectrochimique et facteurs qui gouvernent Δ (nature du ligand, degré d'oxydation, période du métal). Compétition entre l'éclatement et l'énergie d'appariement P : configuration à champ fort (bas spin) si Δ dépasse P, à champ faible (haut spin) sinon, et détermination du nombre d'électrons célibataires. Énergie de stabilisation du champ cristallin comptée en unités de Δ. Conséquences observables : moment magnétique de spin seul, couleur due à la transition d–d et longueur d'onde absorbée déduite de Δ.
À maîtriser avant de commencer
Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.
- Configuration électronique — Sous-couches 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, règle de remplissage, électrons de valence (Z ≤ 18), lien avec la stabilité des gaz nobles.
- Organisation du tableau périodique — Périodes et colonnes, classement par Z croissant, lien colonne / électrons de valence, position d'un élément à partir de sa configuration.
- Géométrie et polarité des molécules — Répulsion des doublets (VSEPR qualitatif), géométrie tétraédrique, pyramidale, coudée, linéaire ; électronégativité, liaison polarisée, molécule polaire.
- Spectroscopie UV-visible et loi de Beer-Lambert — Absorbance, spectre d'absorption, longueur d'onde au maximum, couleur perçue et couleur absorbée, A = ε ℓ C, dosage par étalonnage.
- Orbitales atomiques et nombres quantiques — Quantification de l'énergie d'un électron dans un atome ; les quatre nombres quantiques (n, l, ml, ms) et leurs valeurs permises ; orbitales s et p, dégénérescence d'une sous-couche ; principe d'exclusion de Pauli, règle de Klechkowski, règle de Hund ; configuration électronique d'un atome et d'un ion monoatomique, électrons de cœur et de valence ; lecture des périodes et des blocs de la classification, évolution du rayon atomique, de l'énergie de première ionisation et de l'électronégativité.
- Complexes des métaux de transition : structure, couleur et magnétisme — Décrire les édifices que forme un cation métallique de transition avec ses ligands, au-delà du seul calcul d'équilibre. Ligand donneur de doublet, site accepteur du métal, indice de coordination et géométries usuelles (octaédrique, tétraédrique, plan carré) ; ligands monodentes et polydentes, effet chélate et stabilité comparée ; nomenclature et isomérie propres aux complexes. Configuration électronique de l'élément de transition et de son ion. Levée de dégénérescence des orbitales d dans un champ octaédrique : deux groupes d'orbitales séparés par un écart énergétique, champ fort et champ faible, remplissage à spin fort ou à spin faible et conséquence directe sur le caractère magnétique. Absorption d'un photon visible correspondant à cet écart, et lien entre la couleur perçue et la couleur absorbée. Application : dosage spectrophotométrique d'un complexe coloré, rôle des complexes dans le vivant et en catalyse.
Comment se déroule la séance
Cette séance s’appuie sur 2 exercices vérifiés. Chacun produit un nouvel énoncé à chaque ouverture, avec une solution calculée.
Formats de réponse : QCM (1), Réponse numérique (1). Difficulté 5 sur 5. Environ 11 minutes pour un premier passage.
Dans votre compte : aide graduée (indice, rappel de cours, aide au démarrage), corrigé pas à pas après chaque tentative, suivi de vos progrès.
Essayez un exercice, sans compte
Un exercice réel de cette séance, le même pour chaque visiteur. Répondez, puis vérifiez : la correction est calculée, et le corrigé s’affiche après votre tentative.
Difficulté 5 sur 5 · ≈ 6 minutes
Énoncé
On étudie un complexe octaédrique de formule dont l'ion central a la configuration : un seul électron occupe les orbitales , si bien que le spectre ne présente qu'une seule bande d'absorption, dont l'énergie vaut exactement l'éclatement du champ des ligands. Un échantillon de ce complexe est préparé au laboratoire. On mesure cm⁻¹, exprimé comme un nombre d'onde .
Quelle est la longueur d'onde de cette bande d'absorption ? Donner le résultat en nanomètres, à trois chiffres significatifs.
Votre réponse
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