29 Mar 2017 - (ENS) de Maroua

Synopsis de cours Ecole Normale Supérieure de Maroua Département
de: Chimie
Nom et prénoms de l'enseignant : MBIANGUE Yves Alain Grade : Chargé de
Cours
Année académique : 2016/2017
Code UE : CHS213 Intitulé : Chimie de Coordination et Synthèses
Inorganiques Semestre : 2 Elément(s) constitutif(s) : I- Contenu de l'UE Rappels (formule électronique d'un atome, représentation de Lewis d'un
ion polyatomique), concepts de base (liaison de coordination, complexe,
atome central, ligand, nombre de coordination, etc.), nomenclature et
formulation, isomérie, théories de la liaison dans les complexes (théorie
de la liaison de valence, théorie du champ cristallin) propriétés chimiques
(pouvoir oxydant/réducteur), propriétés magnétiques, propriétés
spectroscopiques, formation et stabilité des complexes (constantes de
formation, règle des 18 électrons, règle du numéro atomique effectif,
énergie de stabilisation du champ ligandaire, effet Jahn-Teller, effet
chélate, le don en retour, etc.), synthèses inorganiques basées sur des
réactions en solution (réactions acido-basiques, d'oxydoréduction, de
complexation et de précipitation) et sur des réactions à l'état solide
(méthode céramique, calcination, frittage, grillage).
II- Objectif Faire acquérir à l'étudiant des connaissances lui permettant de
représenter et de nommer les complexes de coordination, d'interpréter leurs
propriétés spectroscopiques, magnétiques et chimiques, de comprendre le
processus de leur formation ainsi que les facteurs influençant leur
stabilité, et de concevoir des schémas réactionnels pouvant être mis en
?uvre afin d'élaborer des composés inorganiques.
III- Méthodes pédagogiques
Cours magistraux avec exemples d'application, travaux dirigés,
travail personnel de l'étudiant relatif aux thèmes étroitement liés à
l'unité d'enseignement à remettre à la fin des cours magistraux. IV- Système d'évaluation et dates
Contrôle continu à mi-parcours ; présentation des TPE à la fin des cours
magistraux ; examen en fin de semestre. V- Références bibliographiques indicatives (disponibles au CDD ou sur
internet) 1- J. R. Gispert, Coordination Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2008 2- P. Arnaud, Chimie Physique : Cours et Exercices Corrigés, 5e Ed.,
Dunod, Paris, 2001 3- R. Chang, Chemistry, 7th Ed., Mac Graw Hill, New York, 2002 4- M. S. Silberberg, Principles of General Chemistry, Mac Graw Hill,
New York, 2007 5- G. A. Lawrance, Introduction to Coordination Chemistry, Wiley, New
York, 2010 VI- Plan de progression
|Périodes |Salle et Heure |Contenu |
|Semaine 1 |Ancien |Chap 1 : Notions de base |
|Du --- à ---|Confucius | |
| |9h00 - 10h45 | |
|Semaine 2 | |Chap 2 : Caractéristiques des ligands |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 3 | |Chap 3 : Géométrie et Isomérie |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 4 | |Chap 4 : Nomenclature et formulation |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 5 | |Chap 5 : Interaction atome central - |
|Du --- à ---| |ligand |
|Semaine 6 | |Chap 6 : Formation et stabilité des |
|Du --- à ---| |complexes |
|Semaine 7 | |Chap 7 : Quelques propriétés des complexes|
|Du --- à ---| | |
|Semaine 8 | |Chap 8 : Synthèses Inorganiques |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 9 | |TRAVAUX DIRIGES |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 10 | |TRAVAUX DIRIGES |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 11 | |TRAVAUX DIRIGES |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 12 | |PRESENTATION DES TPE |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 13 | |PRESENTATION DES TPE |
|Du --- à ---| | |
|Semaine 14 | |PRESENTATION DES TPE |
|Du --- à ---| | |
VII- Liste des TD/TP EXERCICE I Identifier les acides de Lewis et les bases de Lewis parmi les espèces ci-
après : Na+, BF3, S2-, PMe3, BeCl2, et Fe. EXERCICE II 1- Soit l'ion complexe octaédrique [Cr(C2O4)2(H2O)2]-. Indiquer :
a/ l'atome central et son degré d'oxydation ;
b/ les ligands et leurs denticités.
2- Représenter l'ion complexe [Ru2(µ-Cl)3(PMe3)6]+ EXERCICE III Représenter selon Lewis les entités chimiques ci-après et identifier les
atomes porteurs de doublet(s) d'électrons non liants : NO2-, SO2, NO-, O3,
POCl3 XeF4, ClO2, NO+, NO3-, ClO-, CN-, SO32-, CO32-, Be2C et BrO3-. EXERCICE IV 1- Quel type d'isomérie existe-t-il entre les composés suivants :
a/ Cis-[PtCl2(NH3)2] et trans-[PtCl2(NH3)2] ?
b/ [Co(en)3][Cr(CN)6] et [Cr(en)3][Co(CN)6] ?
c/ [CrCl(OH2)5]Cl2.H2O et [Cr(OH2)6]Cl3 ?
d/ [Cr(NH3)6][Cr(SCN)6] et [Cr(NH3)4(SCN)2][Cr(NH3)2(SCN)4] ?
2-Indiquer, parmi les complexes ci-après, ceux qui présentent une
stéréoisomérie et représenter les stéréoisomères correspondants :
[PtBr(NH3)3]+, [CuCl3(OH2)3]-, [Co(en)3]3+ et [Fe(NH3)2(OH2)4]2+.
3- Représenter et nommer tous les complexes plans carrés formés à partir de
Pt2+, 2NH3 et 2SCN-.
4- Le composé de formule CrCl3.6H2O existe sous quatre formes isomères.
a/ Représenter les structures de ces quatre isomères.
b/ Dire de quel type d'isomérie il s'agit.
c/ Proposer une expérience pouvant permettre de distinguer les
différents isomères.
5- Représenter tous les complexes octaédriques que l'on peut former à
partir des espèces chimiques ci-après :Cr3+, NO2-, 2Cl- et 4H2O. EXERCICE V Donner les noms systématiques des entités ci-après : [Ni(OH2)6]Cl2,
[Pt(CH3)Cl(NH3)2]+, K2[OsCl5N], Li2[PdCl4], [Cu(en)(OH2)2(SO4)],
[Cr(en)3](ClO4)3, Na4[Mn(CN)6], [Co(NH3)4(NO2)2]Cl,
[CrIII(NH3)6][CrIII(CN)6], [ReCl3O3]2-, K2[CuCl4], [PtI3(OH2)]- et
[Pt(I3)(OH2)3]+. EXERCICE VI Ecrire les formules des composés dont les noms suivent :
1- Potassium amminedicyanodioxoperoxochromate(VI);
2- Sodium dithiosulfatoargentate(I);
3- Hexaamminechrome(III) pentacyanoiodomanganate(II);
4- Tris(éthylènediamine)cobalt(III) tétrachlorocuprate(II);
5- Diamminediaquabromochloroaluminium(III) nitrate;
6- Tétracarbonylnickel(0);
7- Potassium hexafluoroaluminate(III);
8- Ammonium pentanitratoeuropate(III);
9- Cis-dichlorobis(éthylènediamine)ruthénium(II);
10- Tétracarbonylbis(triméthylphosphine)tungstène(0). EXERCICE VII 1- Ecrire les formules électroniques des atomes et ions suivants : V, Cr2+,
Ag+, Mo, Pt2+, Cu2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ti4+ et Ho3+, de numéros atomiques
respectifs 23, 24, 47, 42, 78, 29, 25, 26, 27, 22 et 67.
2- Utiliser les diagrammes d'éclatement du champ cristallin pour
représenter la répartition des électrons "d" de valence de Mo2+ et Co2+
dans un champ octaédrique fort, puis dans un champ octaédrique faible. EXERCICE VIII Représenter le diagramme de la liaison de valence des complexes ci-après :
[CoCl4]2-, [Ni(CO)4], [Co(CN)6]4- et [Cr(CN)6]3-. EXERCICE IX L'ion complexant EDTA4-, symbolisé par Y4-, peut réagir avec un cation
métallique Mn+ pour former un complexe.[MY]n-4.
1- Ecrire l'équation de la réaction correspondante.
2- Préciser le lien entre la constante de formation globale ? d'un complexe
et la stabilité de ce dernier.
3- Dans quel(s) cas y aura-t-il substitution si on mélange [LiY]3- et
Ca2+ ? [MgY]2- et Zn2+ ? [CuY]2- et Ag+ ? [CaY]2- et Fe2+ ?
Données: ?([LiY]3-) = 10+2,8 ; ?([MgY]2-) = 10+8,7 ; ?([CaY]2-) = 10+10,7 ;
?([ZnY]2-) = 10+16,3 ; ?([AgY]3-) = 10+7,3 ; ?([CuY]2-) = 10+18,8 ; ?([FeY]-
) = 10+25,1. EXERCICE X On considère les réactions suivantes :
[Co(OH2)6]2+ + en ? [Co(en)(OH2)4]2+ + 2H2O (1)
[Co(en)(OH2)4]2+ + en ? [Co(en)2(OH2)2]2+ + 2H2O (2)
[Co(en)2(OH2)2]2+ + en ? [Co(en)3]2+ + 2H2O (3)
qui ont les constantes de formation K1, K2 et K3 respectivement. Trois
valeurs de K sont proposées : 103,10, 104,83 et 105,89. Attribuer sa valeur
à chaque constante de formation. Justifier la réponse. EXERCICE XI Le manganèse a pour numéro atomique 25.
1- Ecrire la formule électronique d'un atome de manganèse.
2- Un complexe octaédrique de manganèse possède un moment magnétique de 5,9
?B.
a/ Déterminer l'état d'oxydation de l'atome central.
b/ Comparer l'énergie d'appariement des électrons (P) à l'énergie de
dédoublement du champ cristallin octaédrique (?o). EXERCICE XII Calculer l'énergie de stabilisation du champ ligandaire octaédrique de
chacun des complexes formés par les ions Fe2+ d'une part et Fe3+ d'autre
part, avec les ligands H2O d'une part et CN- d'autre part. Données: |Atome central |P (cm-1) |Ligand |?o (cm-1) |
|Fe3+