QCM : Atome et tableau périodique — 28 questions

Explication

Le noyau rassemble les protons et les neutrons, alors que les électrons se trouvent dans le nuage qui l’entoure. La confusion principale consiste à placer les électrons dans le noyau, ce qui est incorrect.

Explication

Le noyau est extrêmement petit, mais il contient presque toute la masse, tandis que l’atome est majoritairement constitué de vide. Le nuage électronique contribue donc très peu à la masse totale.

Explication

Les protons portent une charge positive, les neutrons ne portent pas de charge et les électrons portent une charge négative. Les autres associations attribuent au moins une charge incorrecte à ces particules.

Explication

Le numéro atomique $Z$ est défini par le nombre de protons du noyau et permet d’identifier l’élément chimique. Le nombre total de nucléons correspond au nombre de masse $A$, et le nombre d’électrons peut varier pour un ion.

Explication

Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons, donc $Z = nombre\text{ de protons} = nombre\text{ d’électrons}$. Une différence entre ces deux nombres indiquerait une charge électrique.

Explication

Le nombre de masse $A$ compte l’ensemble des protons et des neutrons du noyau. Le nombre de protons seul correspond au numéro atomique $Z$.

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par $N = A - Z$, soit $N = 40 - 18 = 22$. Le nombre 18 correspond aux protons, tandis que 40 représente l’ensemble des protons et des neutrons.

Explication

Dans $^{A}_{Z}X$, $A$ indique le nombre total de protons et de neutrons, tandis que $Z$ indique le nombre de protons. Confondre les positions de $A$ et de $Z$ conduit à inverser le nombre de masse et le numéro atomique.

Explication

Un ion se forme lorsqu’un atome perd ou gagne des électrons et acquiert ainsi une charge électrique. Les protons restent dans le noyau ; leur nombre définit l’élément chimique.

Explication

La perte d’électrons laisse un excès de charge positive, ce qui forme un cation. Le gain d’électrons produit au contraire un anion, qui porte une charge négative.

Explication

Les isotopes ont le même numéro atomique, donc le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents. Cette différence entraîne aussi des nombres de masse différents.

Explication

Un élément chimique est défini par son nombre de protons, qui détermine son numéro atomique $Z$. La masse atomique ou le nombre de neutrons peut varier entre isotopes sans changer l’identité de l’élément.

Explication

Le tableau périodique ordonne les 118 éléments selon un numéro atomique $Z$ croissant. La masse atomique n’est pas le critère général de classement.

Explication

Une période correspond à une ligne horizontale du tableau, tandis qu’un groupe correspond à une colonne verticale. Les deux termes décrivent donc des organisations géométriques différentes.

Explication

Les métaux ont tendance à perdre des électrons, ce qui produit des cations, tandis que les non-métaux ont tendance à en gagner, ce qui produit des anions. La formation d’ions ne repose pas sur un transfert de protons entre les atomes.

Explication

Les alcalins du groupe 1 comprennent le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium et le césium; ils réagissent avec l’eau et peuvent former les composés de formules $X_2O$ et $XCl$. Les autres ensembles correspondent à des familles différentes du tableau périodique.

Explication

Le rayon atomique est défini comme la moitié de la distance séparant deux atomes identiques en contact sans être liés. Prendre la distance entière doublerait par définition la valeur du rayon.

Explication

Le rayon atomique augmente vers le bas d’un groupe, car les couches électroniques s’ajoutent, et diminue vers la droite d’une période. La combinaison inverse confond les deux tendances périodiques.

Explication

L’électronégativité mesure la capacité d’un élément à attirer les électrons et augmente de gauche à droite dans une période, tout en diminuant de haut en bas dans une colonne. L’énergie nécessaire pour arracher un électron correspond plutôt à l’énergie de première ionisation.

Explication

Les alcalins possèdent une faible énergie de première ionisation, donc leur électron externe peut être arraché relativement facilement; ils forment ainsi des cations de charge $+1$. Une forte énergie d’ionisation rendrait au contraire cette perte plus difficile.

Explication

La configuration électronique décrit comment les électrons se répartissent entre les différentes sous-couches et orbitales. Le numéro atomique donne le nombre de protons, mais il ne décrit pas cette répartition.

Explication

Un niveau d’énergie, ou couche électronique, est repéré par le nombre quantique principal $n$, qui peut prendre des valeurs comme 1, 2, 3 ou 4. Le nombre de neutrons et les électrons de valence ne désignent pas une couche électronique.

Explication

La couche $n = 3$ possède les sous-couches $s$, $p$ et $d$. La sous-couche $f$ apparaît à partir de la couche $n = 4$, tandis que la couche $n = 2$ ne comprend que $s$ et $p$.

Explication

Une orbitale est une région de l’espace dans laquelle la probabilité de présence d’un électron est élevée. Elle ne représente pas une trajectoire circulaire déterminée autour du noyau.

Explication

Dans l’état fondamental, les électrons occupent d’abord les orbitales de plus faible énergie afin de minimiser l’énergie de l’atome. Un état excité correspond au contraire à une situation où au moins un électron se trouve à un niveau énergétique supérieur.

Explication

Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons, et son numéro atomique $Z$ indique ce nombre. Le carbone de $Z = 6$ possède donc six électrons, tandis qu’un ion pourrait avoir une charge et un nombre d’électrons différents.

Explication

Les six électrons du carbone se répartissent selon la configuration $1s^2\,2s^2\,2p^2$. La configuration comportant $2p^4$ correspondrait à huit électrons, tandis que les autres propositions ne respectent pas la répartition donnée pour le carbone.

Explication

Le numéro de la période correspond au niveau d’énergie principal le plus élevé occupé dans la configuration électronique. Le nombre de protons détermine le numéro atomique, mais pas directement la période selon cette règle.