Électronégativité et polarité : exercices corrigés de 1re

Le fluor est l'élément le plus électronégatif : il se trouve en haut à droite du tableau périodique. Le francium est le moins électronégatif : il se trouve en bas à gauche ³.

On calcule l'écart : $\Delta\chi = 3{,}98 - 0{,}7 = 3{,}28$.

Cet écart dépasse largement $1{,}7$, limite haute du domaine des liaisons covalentes polarisées ⁴. Quand la différence est très forte, un atome attire complètement, ou presque, les électrons de la liaison : elle est ionique et les atomes deviennent des ions ³.

$\Delta\chi = 2{,}8 - 2{,}5 = 0{,}3$.

Comme $0{,}3 \le 0{,}4$, la liaison est covalente non polarisée : l'attraction exercée sur les électrons par les deux atomes est approximativement égale ³.

L'atome $\text{B}$ est légèrement plus électronégatif, mais l'écart est si faible que le nuage électronique reste presque symétrique.

$\Delta\chi = 3{,}2 - 1{,}9 = 1{,}3$.

$0{,}4 < 1{,}3 < 1{,}7$ : la liaison est covalente polarisée ⁴.

$\text{D}$ est le plus électronégatif : il attire davantage le doublet et porte $\delta^-$. $\text{E}$ porte $\delta^+$ ³.

Les symboles $\delta^+$ et $\delta^-$ désignent des charges partielles, positives et négatives, des atomes d'une molécule : elles ne sont pas des charges entières comme celles des ions ³.

Sur une période, $\chi$ croît quand on va vers la droite ³. $\text{P}$ est à gauche de $\text{Q}$ donc $\chi_P < \chi_Q$.

Dans une famille, $\chi$ croît quand on remonte ³. $\text{R}$ est au-dessus de $\text{Q}$ donc $\chi_R > \chi_Q$.

On a $\chi_P < \chi_Q < \chi_R$ : par transitivité, $\text{P}$ est moins électronégatif que $\text{R}$. L'ordre croissant est donc $\text{P}$, $\text{Q}$, $\text{R}$.

Dans $\text{O}_2$, la liaison relie deux atomes identiques : il n'y a aucune différence d'électronégativité, la liaison n'est pas polarisée et les électrons sont répartis de façon symétrique sur la molécule ⁴.

Dans $\text{HF}$, le fluor est bien plus électronégatif que l'hydrogène (c'est même l'élément le plus électronégatif) : les électrons sont localisés plus près du fluor, la liaison est fortement polarisée ⁴.

Dans $\text{NH}_3$, l'azote est légèrement plus électronégatif que l'hydrogène. Il porte en plus un doublet non liant, placé près du sommet manquant d'un tétraèdre : la géométrie est pyramidale. Cette région riche en électrons crée un puissant dipôle à travers la molécule ⁴. Les charges ne sont donc pas réparties symétriquement : la molécule est polaire.

Cas linéaire : les deux atomes $\text{Y}$ portent chacun $\delta^-$ et sont symétriques par rapport à $\text{Z}$, qui porte $\delta^+$. Le barycentre des charges négatives est situé au milieu des deux $\text{Y}$, c'est-à-dire sur $\text{Z}$ : il est confondu avec celui des charges positives. Les charges sont réparties de façon symétrique : la molécule est apolaire ⁴.

Cas coudé : les deux $\text{Y}$ sont du même côté de $\text{Z}$. Le barycentre des charges négatives se trouve entre les deux $\text{Y}$, donc décalé par rapport à $\text{Z}$. Les deux barycentres ne sont pas confondus : un champ électrique apparaît dans la molécule, qui est polaire ³.

Pour conclure, il faut connaître la géométrie de la molécule, déduite de son schéma de Lewis : le concept d'électronégativité, associé à la géométrie, permet de déterminer la polarité d'une entité ¹.

Un solvant polaire dissout en général mal un composé apolaire ⁴. Le liquide apolaire $\text{L}_2$ est donc le meilleur choix pour dissoudre un composé apolaire.

À masses molaires voisines, ce sont en général les molécules polaires qui bouillent le plus haut, parce que des interactions dipôle-dipôle s'exercent entre elles ⁴. C'est donc $\text{L}_1$ qui bout le plus haut.

Les hydrocarbures sont apolaires et l'eau est un solvant polaire : ils ne se dissolvent en général pas dans l'eau ⁴. La liaison hydrogène, cas le plus courant d'interaction dipôle-dipôle, est particulièrement présente dans l'eau ⁴.

Ici $\text{N}$ est le plus électronégatif des deux, donc $\Delta\chi = \chi_N - \chi_M$. La condition s'écrit $\chi_N - 1{,}2 > 1{,}7$.

On isole : $\chi_N > 1{,}2 + 1{,}7 = 2{,}9$. La valeur seuil est $2{,}9$.

Comme $3{,}0 > 2{,}9$, l'atome convient : $\Delta\chi = 1{,}8$, au-delà de la zone des liaisons covalentes polarisées ⁴. L'un des atomes attire alors complètement, ou presque, les électrons de la liaison et les atomes deviennent des ions ³.