Quiz: Coordination et propriétés des complexes métalliques — 24 domande

1. Dans un complexe de coordination, quel rôle joue le métal central vis-à-vis des ligands ?

A. Un accepteur d’électrons de type acide de Lewis

B. Un simple contre-ion sans interaction électronique

C. Un centre exclusivement covalent sans transfert de densité électronique

D. Un donneur d’électrons de type base de Lewis

Answer: (A)

Spiegazione

Le métal central reçoit une densité électronique des ligands : il agit donc comme un acide de Lewis. Les ligands, eux, jouent le rôle de donneurs d’électrons.

2. Pourquoi les liaisons de coordination sont-elles souvent réversibles ?

A. Parce qu’elles ont typiquement une énergie modérée, de l’ordre de 30 à 150 kJ/mol

B. Parce qu’elles sont beaucoup plus fortes que les liaisons covalentes classiques

C. Parce qu’elles ne concernent que des complexes neutres

D. Parce qu’elles ne reposent pas sur une interaction électronique

Answer: (A)

Spiegazione

Le cours indique que les liaisons de coordination ont une énergie modérée, ce qui favorise leur formation puis leur rupture. Cette réversibilité explique par exemple le transport de dioxygène par l’hémoglobine.

3. Dans le modèle ionique, comment est décrit un ligand X ?

A. Comme un ligand toujours π accepteur

B. Comme un ligand neutre apportant un électron célibataire

C. Comme un ligand chargé négativement qui apporte deux électrons via un doublet non liant

D. Comme un ligand qui ne participe qu’à une liaison métallique secondaire

Answer: (C)

Spiegazione

Dans le modèle ionique, le ligand X est considéré sous forme anionique et fournit les deux électrons de la liaison grâce à son doublet non liant. Le modèle covalent, lui, traite X comme neutre avec des électrons non appariés.

4. Quel énoncé décrit correctement un ligand π accepteur ?

A. Il met en jeu des orbitales d occupées du métal et des orbitales vides du ligand

B. Il agit seulement comme ligand pontant entre deux métaux

C. Il donne uniquement un doublet σ au métal sans interaction latérale

D. Il nécessite forcément un ligand chargé négativement

Answer: (A)

Spiegazione

Un ligand π accepteur capte de la densité électronique depuis les orbitales d occupées du métal vers une orbitale vide du ligand, souvent π*. Ce n’est pas simplement un ligand σ donneur.

5. Quel mode de classification correspond à un chlorure lorsqu’il devient ligand pontant ?

A. LX

B. X2

C. L2

D. μ1 sans changement de nature électronique

Answer: (A)

Spiegazione

Un chlorure possède un seul électron célibataire dans ce contexte, ce qui conduit à la notation LX lorsqu’il est pontant. Le cours associe O2− à X2 et non le chlorure.

6. Pourquoi le CO pontant est-il classé comme X2 ?

A. Parce qu’il ne peut se lier qu’à un seul centre métallique

B. Parce qu’il passe d’une liaison de type triple à une liaison de type double et porte alors deux électrons célibataires

C. Parce qu’il devient un ligand neutre L sans modification électronique

D. Parce qu’il perd toute capacité de liaison au métal

Answer: (B)

Spiegazione

En position pontante, la liaison CO passe de triple à double et le carbone porte deux électrons célibataires, d’où la notation X2. Cela correspond à un pont reliant plusieurs centres métalliques.

7. Que signifie un paramètre du champ cristallin ΔO dans une géométrie octaédrique ?

A. La stabilité thermodynamique globale du complexe

B. La différence d’énergie entre deux ligands pontants

C. La distance moyenne métal-ligand dans l’octaèdre

D. L’écart énergétique entre les ensembles d d créé par le champ des ligands

Answer: (D)

Spiegazione

ΔO mesure l’éclatement énergétique des orbitales d sous l’effet du champ ligand en géométrie octaédrique. Ce paramètre ne décrit pas une distance, mais bien un écart d’énergie.

8. Dans un octaèdre allongé selon l’axe z, quelles orbitales sont stabilisées ?

A. Seulement z2

B. xy et x2-y2

C. xz, yz et z2

D. Aucune orbitales d

Answer: (C)

Spiegazione

Lors d’une élongation octaédrique, les ligands sur z s’éloignent, ce qui stabilise xz, yz et z2. À l’inverse, xy et x2-y2 sont déstabilisées.

9. Quel est le principe de l’effet Jahn-Teller ?

A. Une orbitale d se sépare sans changement de géométrie

B. Un ligand pontant est toujours créé spontanément

C. Un complexe devient nécessairement plan carré

D. Un système orbitalement dégénéré se déforme pour lever la dégénérescence en abaissant sa symétrie

Answer: (D)

Spiegazione

L’effet Jahn-Teller traduit l’instabilité d’un état dégénéré, qui se résout par une déformation de la géométrie. Cette déformation abaisse la symétrie et supprime la dégénérescence.

10. Dans la série d’Irving Williams pour les cations divalents de première série, quel rôle joue l’effet Jahn-Teller ?

A. Il ne concerne que les complexes multimétalliques

B. Il fait partie des facteurs explicatifs de la stabilité des complexes [M(H2O)6]2+

C. Il n’intervient que pour les complexes plan carré

D. Il remplace totalement l’effet du champ cristallin

Answer: (B)

Spiegazione

Le cours précise que, pour les complexes [M(H2O)6]2+, l’effet Jahn-Teller contribue à la tendance de stabilité de la série d’Irving Williams. Il s’ajoute à la stabilisation du champ cristallin et aux effets de taille.

11. Dans une géométrie octaédrique allongée selon l’axe z, quelles orbitales sont stabilisées ?

A. z2 et x2-y2

B. toutes les orbitales d de la même manière

C. xy et x2-y2

D. xz, yz et z2

Answer: (D)

Spiegazione

Dans une élongation octaédrique, les ligands sur z s’éloignent, ce qui stabilise xz, yz et z2. À l’inverse, xy et x2-y2 sont déstabilisées.

12. Comment s’exprime l’effet Jahn-Teller pour un système moléculaire à niveau orbitalairement dégénéré ?

A. Il stabilise uniquement les niveaux orbitaux déjà non dégénérés

B. Il augmente la symétrie pour conserver la dégénérescence

C. Il provoque une déformation qui lève la dégénérescence en abaissant la symétrie

D. Il impose toujours une géométrie tétraédrique

Answer: (C)

Spiegazione

L’effet Jahn-Teller correspond à une instabilité d’un état dégénéré qui se déforme pour supprimer cette dégénérescence. La déformation s’accompagne d’une baisse de symétrie.

13. Quel comportement magnétique correspond à un complexe possédant des électrons non appariés ?

A. Une absence totale d’interaction magnétique

B. Un comportement diamagnétique

C. Un comportement forcément ferromagnétique

D. Un comportement paramagnétique

Answer: (D)

Spiegazione

La présence d’électrons non appariés conduit à un comportement paramagnétique. Le diamagnétisme, lui, correspond à l’absence d’électrons non appariés.

14. Quelle transition électronique est typiquement associée à un transfert de charge plutôt qu’à une transition d–d ?

A. Une transition nucléaire entre isotopes du métal

B. Une transition entre deux orbitales d du même métal

C. Une transition entre le ligand et le métal

D. Une transition entre deux orbitales s du ligand

Answer: (C)

Spiegazione

Les transitions de transfert de charge impliquent un déplacement d’électron entre ligand et métal, contrairement aux transitions d–d qui restent localisées sur le métal. Le cours distingue aussi ces transitions par leurs intensités et règles de sélection.

15. Que décrit une pseudo-rotation dans un complexe de coordination ?

A. Une rupture complète de toutes les liaisons avant reformage

B. Une variation de l’état d’oxydation du métal

C. Une substitution directe d’un ligand par un autre

D. Un échange de positions axiales et équatoriales sans rupture des liaisons métal-ligand

Answer: (D)

Spiegazione

La pseudo-rotation permet de permuter des positions axiales et équatoriales sans casser les liaisons métal-ligand. Elle peut conduire à des isomérisations cis/trans, fac/mer ou lambda/delta.

16. Dans la cinétique de substitution, que signifie un ordre 1 en Y pour une voie de type dissociative ?

A. La vitesse est toujours indépendante de la concentration du complexe

B. La vitesse dépend nécessairement de deux ligands entrants

C. La réaction nécessite obligatoirement une coordination octaédrique

D. La vitesse dépend d’une seule espèce réactive, sans terme au premier ordre en Y dans le cas dissociatif pur

Answer: (D)

Spiegazione

Une voie dissociative est d’ordre 1, car l’étape déterminante implique la rupture d’une liaison avant l’arrivée du ligand entrant. À l’inverse, une voie associative est d’ordre 2.

17. Quel énoncé décrit le mieux un complexe de valence mixte ?

A. Il est forcément dépourvu de propriétés spectroscopiques

B. Il contient uniquement des métaux au même état d’oxydation sans communication électronique

C. Il ne possède qu’un seul centre métallique et aucun ligand

D. Il contient au moins deux centres métalliques entre lesquels un électron peut être transféré

Answer: (D)

Spiegazione

Un complexe de valence mixte comporte au moins deux centres métalliques reliés par une possibilité de transfert électronique. Les deux centres peuvent alors présenter des états d’oxydation différents.

18. Que se passe-t-il lorsque l’échange d’électron entre deux centres métalliques est très rapide ?

A. Le complexe perd toute possibilité de transfert d’intervalence

B. Le transfert ne peut plus être activé par la lumière

C. Les deux états deviennent nécessairement isolables par RMN

D. Les deux états d’oxydation deviennent indifférenciables en spectroscopie

Answer: (D)

Spiegazione

Quand l’échange est très rapide, la spectroscopie ne distingue plus les deux états d’oxydation. Au contraire, un échange lent rend les états discernables et peut être activé par la température ou la lumière.

19. Quel indice IR du composé 3a est cohérent avec une liaison CO double et une liaison CO triple ?

A. Deux pics à 500 et 700 cm-1

B. L’absence totale de bande CO

C. Un seul pic à 3000 cm-1

D. Deux pics à 1745 et 2060 cm-1

Answer: (D)

Spiegazione

Le composé 3a présente deux pics IR à 1745 et 2060 cm-1, interprétés comme la signature d’une liaison CO double et d’une liaison CO triple. Cette observation est cohérente avec une réaction d’insertion-migration.

20. Que suggère l’absence de détection d’un intermédiaire au cours d’un suivi cinétique ?

A. Que l’intermédiaire est consommé très rapidement

B. Que l’intermédiaire est stable pendant toute la réaction

C. Que l’intermédiaire se forme très lentement

D. Que l’intermédiaire est forcément le produit final

Answer: (A)

Spiegazione

Si un intermédiaire n’est pas détecté, cela indique qu’il est consommé très vite dès sa formation. À l’inverse, des bandes facilement observables signalent un intermédiaire consommé plus lentement.

21. Que signalent deux pics infrarouges à 1745 et 2060 cm⁻¹ pour le composé 3a ?

A. Une liaison CO identique à celle d’un carbonyle libre en phase gazeuse

B. La présence simultanée d’une liaison CO double et d’une liaison CO triple

C. La rupture complète des liaisons CO et la formation d’un carbure

D. Une coordination uniquement par le métal sans participation du CO

Answer: (B)

Spiegazione

Deux bandes à ces fréquences sont indiquées comme compatibles avec une liaison CO double et une liaison CO triple, ce qui soutient une séquence d’insertion-migration. Les autres propositions ne correspondent pas à l’interprétation donnée des bandes IR.

22. Dans le suivi cinétique d’une insertion-migration, que suggère l’absence de détection d’un intermédiaire ?

A. Qu’il est forcément l’espèce finale majoritaire

B. Qu’il ne participe pas à la réaction

C. Qu’il est formé très lentement

D. Qu’il est consommé très rapidement

Answer: (D)

Spiegazione

L’absence de signal observé indique que l’intermédiaire ne s’accumule pas, car il est consommé très vite. À l’inverse, un intermédiaire détectable correspond à une consommation plus lente.

23. Quel rôle un ligand pontant joue-t-il dans un complexe multimétallique ?

A. Il remplace toujours un ligand terminal sans modifier la connectivité du complexe

B. Il relie deux centres métalliques et peut servir d’intermédiaire dans un transfert ou une réactivité

C. Il empêche toute interaction électronique entre les métaux

D. Il transforme nécessairement le complexe en espèce mononucléaire

Answer: (B)

Spiegazione

Un ligand pontant relie plusieurs centres métalliques et peut intervenir dans des processus comme la réactivité ou le transfert d’électron. Les autres propositions contredisent directement la fonction de pont entre métaux.

24. Dans un complexe de valence mixte, que se passe-t-il lorsque l’échange d’électron entre les deux métaux est très rapide ?

A. Le complexe devient automatiquement un bleu de Prusse

B. Les deux centres doivent avoir la même charge formelle à tout moment

C. Le transfert ne peut plus avoir lieu qu’à basse température

D. Les deux états d’oxydation deviennent indifférenciables en spectroscopie

Answer: (D)

Spiegazione

Quand l’échange est très rapide, les deux états d’oxydation sont moyennés et ne se distinguent plus spectroscopiquement. Le texte oppose cela au régime lent, où les états restent différenciables.