QCM : Atome et quantification de l’énergie (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour un électron donné, comment interpréter la charge effective et les contributions à l’écrantage ?

Les électrons d’une même couche exercent un écrantage fort sur l’électron étudié.
La charge effective est calculée par Z∗=Z+σZ^*=Z+\sigma.
Avec Z=12Z=12 et σ=8\sigma=8, la relation donne Z∗=4Z^*=4.
Dans une période, l’écrantage augmente fortement d’une case à la suivante.
Les orbitales de grand nombre quantique principal sont plus contractées que celles de petit nombre.

Avec $$Z=12$$ et $$\sigma=8$$, la relation donne $$Z^*=4$$.

Explication

La relation Z∗=Z−σZ^*=Z-\sigma donne ici 12−8=412-8=4. L’écrantage au sein d’une même couche est faible, il augmente peu de gauche à droite dans une période, et les orbitales de grand nombre quantique principal sont plus diffuses.

2. Au passage d’une période à la suivante, quelles propositions caractérisent la charge effective et sa modélisation ?

La charge effective décrit la charge nucléaire apparente après prise en compte moyenne des répulsions électroniques.
La nouvelle couche occupée entraîne une hausse importante de l’écrantage et une chute de la charge effective.
Dans une colonne, la charge effective augmente lorsqu’on descend vers les éléments suivants.
À la période suivante, la charge effective augmente car l’électron ajouté reste dans la même couche.
La constante d’écran représente l’effet moyen de répulsion des autres électrons sur l’électron étudié.

La charge effective décrit la charge nucléaire apparente après prise en compte moyenne des répulsions électroniques. · La nouvelle couche occupée entraîne une hausse importante de l’écrantage et une chute de la charge effective. · Dans une colonne, la charge effective augmente lorsqu’on descend vers les éléments suivants. · La constante d’écran représente l’effet moyen de répulsion des autres électrons sur l’électron étudié.

Explication

Le passage à une nouvelle couche augmente fortement l’écrantage et fait chuter la charge effective ; celle-ci augmente toutefois dans une colonne. La constante d’écran modélise la répulsion moyenne des autres électrons, et la charge effective correspond à la charge nucléaire apparente après moyenne des attractions et répulsions. L’électron supplémentaire occupe une nouvelle couche, et non la même.

3. Qu’est-ce que la polarisabilité d’un atome ?

La distance entre son noyau et l’électron le plus probable de l’orbitale externe
La capacité de son nuage électronique à se déformer sous l’action d’un champ électrique externe
La tendance de ses orbitales à gagner de l’énergie lorsque son numéro atomique augmente
La capacité de son noyau à attirer les électrons de la couche électronique externe

La capacité de son nuage électronique à se déformer sous l’action d’un champ électrique externe

Explication

La polarisabilité décrit la déformation du nuage électronique provoquée par un champ électrique externe. Le rayon atomique est plutôt lié à l’étendue de l’orbitale la plus externe et ne définit pas cette déformabilité.

4. Dans quelle colonne du tableau périodique se trouvent les chalcogènes ?

Dans la colonne 16
Dans la colonne 17
Dans la colonne 18
Dans la colonne 2

Dans la colonne 16

Explication

Les chalcogènes sont les éléments de la colonne 16. La colonne 17 correspond aux halogènes, une famille voisine mais distincte.

5. Quel rôle joue l’électronégativité d’un atome lorsqu’il est engagé dans une molécule ?

Elle indique la facilité avec laquelle il perd un proton au noyau.
Elle mesure l’énergie nécessaire pour arracher un électron à l’atome isolé.
Elle mesure sa capacité à attirer vers lui les électrons de la molécule.
Elle décrit l’aptitude de son nuage électronique à se déformer sous un champ externe.

Elle mesure sa capacité à attirer vers lui les électrons de la molécule.

Explication

L’électronégativité caractérise la capacité d’un atome à attirer les électrons au sein d’une molécule. La déformation du nuage électronique sous un champ externe correspond à la polarisabilité, une notion distincte.

6. Dans un atome polyélectronique, quel ordre de remplissage des sous-couches est prévu par la règle de Klechkowski ?

Par valeurs décroissantes de n+ℓn+\ell, puis de nn en cas d’égalité.
Par valeurs croissantes de n+ℓn+\ell, puis de nn en cas d’égalité.
Par valeurs croissantes de nn, puis de ℓ\ell en cas d’égalité.
Par valeurs croissantes de ℓ\ell, puis de n+ℓn+\ell en cas d’égalité.

Par valeurs croissantes de $$n+\ell$$, puis de $$n$$ en cas d’égalité.

Explication

La règle de Klechkowski classe les sous-couches par valeur croissante de n+ℓn+\ell, puis par valeur croissante de nn lorsque ces sommes sont égales. Le classement d’abord selon nn ne correspond pas à cette règle, car une sous-couche d’une couche supérieure peut se remplir avant une autre sous-couche.

7. Quelle distinction entre l’approximation orbitale et le modèle avec effet d’écran décrit correctement leur traitement des interactions entre électrons ?

L’approximation orbitale remplace le noyau par une charge effective, tandis que le modèle avec effet d’écran néglige les interactions.
Les deux modèles négligent les interactions interélectroniques, mais le modèle avec effet d’écran modifie la partie angulaire des orbitales.
L’approximation orbitale néglige ces interactions, tandis que le modèle avec effet d’écran les représente par une charge nucléaire effective.
Les deux modèles traitent explicitement chaque répulsion entre électrons, mais utilisent des fonctions d’onde globales différentes.

L’approximation orbitale néglige ces interactions, tandis que le modèle avec effet d’écran les représente par une charge nucléaire effective.

Explication

Dans l’approximation orbitale, les interactions interélectroniques sont négligées, alors que le modèle avec effet d’écran rassemble leurs effets dans une charge nucléaire effective. Le distracteur qui inverse ces rôles est incorrect : c’est le modèle avec effet d’écran qui introduit cette charge effective.

8. Dans l’atome d’hydrogène, que provoque le fait que l’énergie dépende uniquement du nombre quantique principal n ?

Les fonctions d’onde de même n ont des énergies différentes selon leur orientation spatiale.
Les orbitales ayant le même nombre quantique azimutal ℓ possèdent toujours la même énergie.
Les fonctions d’onde ayant le même n possèdent la même énergie et sont dégénérées.
L’énergie des fonctions d’onde varie avec le nombre quantique magnétique mₗ.

Les fonctions d’onde ayant le même n possèdent la même énergie et sont dégénérées.

Explication

Comme l’énergie de l’électron dans l’hydrogène dépend uniquement de n, les fonctions d’onde partageant cette valeur ont la même énergie et sont dégénérées. Une dépendance en ℓ ou en mₗ ne découle pas de cette relation énergétique.

9. Pour déterminer si un ion appartient aux systèmes hydrogénoïdes, quel critère faut-il appliquer à sa structure électronique ?

Vérifier que son noyau ne contient qu’un seul proton, comme l’atome d’hydrogène.
Vérifier qu’il possède autant d’électrons que de protons, comme He ou Li.
Vérifier qu’il possède une couche externe complète, comme Ne ou Ar.
Vérifier qu’il ne possède qu’un seul électron, comme He⁺ ou Li²⁺.

Vérifier qu’il ne possède qu’un seul électron, comme He⁺ ou Li²⁺.

Explication

Un système hydrogénoïde se définit par la présence d’un seul électron ; He⁺ et Li²⁺ en sont des exemples. Un atome neutre comme He possède plusieurs électrons et ne répond donc pas à ce critère.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Atome et quantification de l’énergie.

Que désigne le rayon atomique ?

Le rayon de l’orbitale atomique la plus externe.

Comment varie le rayon atomique de gauche à droite au cours d’une période ?

Il diminue, puis augmente brusquement au passage à la période suivante.

Quelle relation définit la charge effective Z∗eZ^*e ?

Z∗e=(Z−σ)eZ^*e=(Z-\sigma)e.

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