Chimie
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Propriétés électroniques des composés de coordination
Le test comporte 2 questions :
Spectres électroniques de complexes de coordination
Propriétés magnétiques de complexes de l'ion Fe2+
La durée indicative du test est de 30 minutes.
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Spectres électroniques de complexes de coordination

On donne les spectres de trois ions complexes octaédriques du même métal.

Ion complexe

Complexe 1

Complexe 2

Complexe 3

(nm)

671

374

571

(nm)

440

307

446

a. Lesquels des ions métalliques ne sont presque certainement pas le métal figurant dans ces ions complexes : , et .Expliquez brièvement pourquoi vous pouvez exclure ces ions métalliques.

b. Quelle bande d'absorption ( A ou B) utiliseriez-vous pour déterminer la valeur de dans ces ions complexes?

c. Quelle est la valeur approximative de dans chacun des ions complexes ?

Propriétés magnétiques de complexes de l'ion Fe2+

On considère deux complexes octaédriques de l'ion :le complexe noté C1 est paramagnétique tandis que l'autre complexe noté C2 est diamagnétique.

a. Donner toutes les configurations électroniques possibles de l'ion en symétrie octaédrique dans son état fondamental. Dans chaque cas, calculez le produit T où est la susceptibilité paramagnétique molaire et T la température.

b. Les valeurs du paramètre de champ cristallin ont été déterminées expérimentalement à 10 400 . Attribuer pour chaque complexe son paramètre de champ cristallin.

Les deux complexes ont en fait comme formule et . Attribuer à chaque complexe sa formule.

c. On considère maintenant le complexe où bipy représente le ligand bipyridine (voir le schéma ci-dessous).

Schéma de la bipyridine

Schéma de la bipyridine

Le produit T à 300 K vaut 3 , et 0 à 10K.

Représenter schématiquement les propriétés magnétiques de ce composé sous la forme T en fonction de la température T. Comment appelle-t-on le phénomène ainsi mis en évidence ? Interpréter dans le cadre de la théorie du champ cristallin.

Vous allez maintenant comparer vos réponses avec celles qui vous sont proposées.

Pour chaque question, vous vous noterez en fonction de la note maximum indiquée en tenant compte des indications éventuelles de barème.

A la fin du test un bilan de votre travail vous est proposé. Il apparaît entre autres une note liée au test appelée "seuil critique". Il s'agit de la note minimum qu'il nous paraît nécessaire que vous obteniez sur l'ensemble du test pour considérer que globalement vous avez assimilé le thème du test et que vous pouvez passer à la suite.

Spectres électroniques de complexes de coordination

a. Les configurations électroniques sont les suivantes :

Pour ,il existe une seule configuration électronique excitée possible : . Le spectre d'un complexe de l'ion est formé d'une seule bande.

Pour , il existe une seule configuration électronique excitée possible : . Le spectre d'un complexe de l'ion est formé d'une seule bande.

Pour l'ion , le spectre est plus compliqué à cause de la répulsion inter-électronique. Le spectre de l'ion est formé d'au moins deux bandes.

Les spectres donnés comportant deux bandes, on peut donc exclure les ions et

Barème : 5 points dont 2 points pour avoir exclu les ions  et , et 3 points pour la justification (avoir prédit le nombre de bandes pour chaque ion, 1 point par ion).

b. D'après le cours, pour l'ion , la transition la moins énergétique permet de déterminer directement la valeur du paramètre de champ cristallin. La réponse est donc la transition caractérisée par pour chacun des complexes.

Barème : 2 points.

c. La valeur de est donnée par la relation :

soit :

  • pour le complexe 1 : 14900  ;

  • pour le complexe 2 : 26700  ;

  • pour le complexe 3 : 17500  .

Barème : 3 points dont 1 point pour chaque valeur correcte.

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Propriétés magnétiques de complexes de l'ion Fe2+

a. Il y a deux configurations possibles pour l'ion de configuration :champ faible et champ fort, chacune étant associée à un état de spin différent.

Pour calculer le produit T, on utilise la loi de Curie : .

En posant , on obtient .

Soit pour , et pour , .

Barème : 5 points dont 1 point pour chaque configuration, et 1 point pour la calcul de .

b. La configuration champ faible correspond à un état haut spin, ici paramagnétique. La configuration champ fort correspond à un état bas spin, ici diamagnétique.

pour le complexe C1 vaut donc 10400 . pour le complexe C2 vaut donc 33000 .

Selon leurs positions dans la série spectrochimique, le ligand impose un champ faible et le ligand un champ fort. Par conséquent, C1 a pour formule , et C2 a pour formule .

Barème : 2 points dont 1 point pour chaque complexe.

c. Le complexe passe d'un état Haut Spin (noté HS) à haute température (300 K) et un état Bas Spin (noté BS) à basse température (10 K). Le complexe subit une isomérie de spin induite par la température.

Ce phénomène a lieu quand la paramètre de champ cristallin est proche de l'énergie d'appariement des électrons notée P.

Barème : 3 points dont 1 point pour l'attribution des configurations haute et basse température, 1 point pour le schéma et 1 point pour l'explication.

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Bilan
Nombre de questions :2
Score obtenu :/20
Seuil critique :12
Temps total utilisé :
Temps total indicatif :30 min.
Conclusion :
Légende :
Apprendre
S'évaluer
S'exercer
Observer
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