QCM : Atomes et molécules — 35 questions

Questions et réponses du QCM

1. Une molécule possède six électrons liants et deux électrons antiliants : quel est son ordre de liaison ?

N=4N=4
N=3N=3
N=8N=8
N=2N=2

$$N=2$$

Explication

L’ordre de liaison se calcule avec N=nn2N=\frac{n-n^*}{2}, soit ici N=622=2N=\frac{6-2}{2}=2. Les électrons liants stabilisent la liaison, tandis que les électrons antiliants diminuent cet ordre.

2. Que signifie l’électronégativité d’un atome engagé dans une liaison ?

Son aptitude à repousser le doublet de liaison vers l’atome le moins chargé
Son aptitude à céder ses électrons de valence pour former un cation stable
Son aptitude à attirer vers lui le doublet d’électrons partagé avec l’autre atome
Son aptitude à transformer une liaison covalente en liaison métallique dans un solide

Son aptitude à attirer vers lui le doublet d’électrons partagé avec l’autre atome

Explication

L’électronégativité mesure l’aptitude d’un atome à attirer vers lui le doublet de la liaison. La cession d’électrons décrit plutôt la formation de certains cations et ne définit pas cette grandeur.

3. Quelle propriété permet de reconnaître les halogènes parmi les grandes familles chimiques ?

Ils possèdent une configuration ns2np6ns^2np^6, forment des gaz peu réactifs et résistent au gain d’électrons
Ils possèdent une sous-couche dd en remplissage, présentent plusieurs oxydations et forment des complexes
Ils possèdent une configuration ns2np5ns^2np^5, forment des molécules X2X_2 et gagnent facilement un électron
Ils possèdent une configuration ns2np4ns^2np^4 et forment fréquemment des anions de charge 22-

Ils possèdent une configuration $$ns^2np^5$$, forment des molécules $$X_2$$ et gagnent facilement un électron

Explication

Les halogènes ont une configuration externe ns2np5ns^2np^5, existent sous forme de molécules diatomiques stables et captent facilement un électron. La configuration ns2np6ns^2np^6 décrit les gaz nobles, tandis que la sous-couche dd concerne les métaux de transition.

4. Dans une liaison covalente normale, comment les électrons de liaison sont-ils fournis ?

Chaque atome fournit deux électrons à la liaison.
Un seul atome fournit les deux électrons partagés.
Chaque atome fournit un électron à la paire partagée.
Les électrons sont fournis par un troisième atome.

Chaque atome fournit un électron à la paire partagée.

Explication

Une liaison covalente normale se forme lorsque chaque atome apporte un électron à une paire commune. Une liaison dont les deux électrons proviennent du même atome est une liaison de coordination.

5. Que décrit la théorie du champ cristallin pour un métal de transition entouré de ligands ?

La formation de nouvelles orbitales s par transfert d’électrons entre les ligands
La levée de dégénérescence des orbitales d sous l’effet de l’approche des ligands
La répartition uniforme des orbitales d après éloignement des ligands
La dissociation des ligands provoquée par l’ionisation du métal central

La levée de dégénérescence des orbitales d sous l’effet de l’approche des ligands

Explication

La théorie du champ cristallin explique que l’approche des ligands modifie l’énergie des orbitales d et lève leur dégénérescence. Elle ne décrit donc pas principalement une transformation des orbitales s ni une dissociation des ligands.

6. Quel ion est typiquement formé par un alcalino-terreux comme le calcium ou le magnésium ?

Un ion de charge 2+2+ résultant de la perte de deux électrons
Un ion neutre résultant du partage de deux électrons
Un ion de charge 1+1+ résultant de la perte d’un électron
Un ion de charge 11- résultant du gain d’un électron

Un ion de charge $$2+$$ résultant de la perte de deux électrons

Explication

Les alcalino-terreux ont une configuration externe ns2ns^2 et perdent généralement leurs deux électrons de valence pour former des ions divalents. Les ions de charge 1+1+ sont caractéristiques des alcalins.

7. Pour un atome d’hydrogène dont l’électron est dans le niveau n=2n=2, quelle est son énergie ?

54,4 eV-54,4\ \mathrm{eV}
6,8 eV-6,8\ \mathrm{eV}
13,6 eV-13,6\ \mathrm{eV}
3,4 eV-3,4\ \mathrm{eV}

$$-3,4\ \mathrm{eV}$$

Explication

La relation E=13,6n2 eVE=-\frac{13,6}{n^2}\ \mathrm{eV} donne, pour n=2n=2, E=13,64=3,4 eVE=-\frac{13,6}{4}=-3,4\ \mathrm{eV}. La valeur 13,6 eV-13,6\ \mathrm{eV} correspond au niveau fondamental n=1n=1.

8. Quelle configuration électronique externe caractérise les alcalins et quelle tendance chimique lui est associée ?

Une configuration ns2ns^2, favorisant la perte de deux électrons et la formation d’ions +2+2
Une configuration ns2np6ns^2np^6, limitant la réactivité et la formation d’ions courants
Une configuration ns1ns^1, favorisant la perte de l’électron de valence et la formation d’ions +1+1
Une configuration ns2np5ns^2np^5, favorisant le gain d’un électron et la formation d’ions 1-1

Une configuration $$ns^1$$, favorisant la perte de l’électron de valence et la formation d’ions $$+1$$

Explication

Les alcalins possèdent une configuration externe ns1ns^1 et cèdent facilement cet électron, ce qui produit des ions monovalents. La configuration ns2ns^2 et les ions +2+2 correspondent plutôt aux alcalino-terreux.

9. Quelle définition décrit correctement la couche de valence dans les blocs ss et pp ?

L’ensemble des sous-couches contenant les électrons de valence, situées dans les sous-couches nsns et npnp de plus grand nn
L’ensemble des sous-couches internes qui contribuent principalement à l’effet d’écran autour du noyau
La région de l’atome contenant les électrons fortement liés qui ne participent pas aux liaisons chimiques
La sous-couche occupée par les électrons ayant la plus grande énergie, quelle que soit leur position dans l’atome

L’ensemble des sous-couches contenant les électrons de valence, situées dans les sous-couches $$ns$$ et $$np$$ de plus grand $$n$$

Explication

La couche de valence regroupe les sous-couches contenant les électrons de valence, notamment nsns et npnp de plus grand nn dans les blocs concernés. Les électrons internes contribuent plutôt à l’effet d’écran et ne définissent pas la couche de valence.

10. Pourquoi le dioxygène O2O_2 est-il paramagnétique ?

Il ne possède aucun électron dans ses orbitales moléculaires.
Il possède deux électrons célibataires dans des orbitales antiliantes.
Il possède un seul électron célibataire dans une orbitale liante.
Il possède deux paires d’électrons dans des orbitales liantes.

Il possède deux électrons célibataires dans des orbitales antiliantes.

Explication

Les deux électrons célibataires de O2O_2 occupent des orbitales antiliantes, ce qui rend la molécule paramagnétique. Son ordre de liaison reste égal à 2 en appliquant la formule des orbitales moléculaires.

11. Combien d’électrons l’hydrogène cherche-t-il généralement à avoir sur sa couche externe ?

Huit électrons, comme le néon.
Quatre électrons, comme le carbone.
Six électrons, comme l’oxygène.
Deux électrons, comme l’hélium.

Deux électrons, comme l’hélium.

Explication

La règle du duet indique que l’hydrogène tend à s’entourer de deux électrons, configuration analogue à celle de l’hélium. Lui appliquer directement la règle de l’octet conduirait à une mauvaise représentation.

12. Quelle affirmation décrit correctement l’hybridation atomique ?

Elle transforme les noyaux voisins en nouvelles orbitales moléculaires.
Elle remplace les liaisons covalentes par des interactions ioniques.
Elle sépare les électrons d’un atome en couches sans modifier ses orbitales.
Elle combine des orbitales atomiques pour prévoir la géométrie autour d’un atome.

Elle combine des orbitales atomiques pour prévoir la géométrie autour d’un atome.

Explication

L’hybridation transforme des orbitales atomiques s, p ou d en orbitales hybrides adaptées à la description de la géométrie autour de l’atome. Elle ne correspond pas à une séparation des électrons en couches distinctes.

13. Que définit principalement le nombre quantique principal nn pour un électron ?

L’orientation spatiale de l’orbitale
La forme de l’orbitale et sa sous-couche
La couche électronique et le niveau d’énergie
Le sens du spin de l’électron

La couche électronique et le niveau d’énergie

Explication

Le nombre quantique principal nn caractérise la couche électronique et le niveau d’énergie de l’électron. La forme, l’orientation et le spin relèvent respectivement des nombres ll, mm et ss.

14. Quelle propriété caractérise généralement les éléments d’un même groupe du tableau périodique ?

Ils possèdent généralement le même nombre d’électrons sur leur couche externe
Ils occupent tous une même ligne du tableau périodique
Ils présentent tous la même dernière sous-couche occupée
Ils ont nécessairement le même nombre total d’électrons

Ils possèdent généralement le même nombre d’électrons sur leur couche externe

Explication

Un groupe est une colonne qui rassemble généralement des éléments ayant le même nombre d’électrons sur leur couche externe. Les éléments d’un groupe peuvent toutefois appartenir à des périodes différentes et posséder des nombres totaux d’électrons distincts.

15. Quelle caractéristique distingue une liaison covalente de coordination d’une liaison covalente normale ?

Elle ne met pas en jeu d’électrons partagés.
Chaque atome fournit exactement deux électrons.
Ses électrons sont répartis entre trois atomes voisins.
Ses deux électrons proviennent du même atome donneur.

Ses deux électrons proviennent du même atome donneur.

Explication

Dans une liaison de coordination, l’atome donneur fournit les deux électrons de la paire liante. Une liaison covalente normale implique au contraire un électron fourni par chacun des deux atomes.

16. Combien de valeurs le nombre quantique magnétique mm possède-t-il pour une sous-couche caractérisée par l=2l=2 ?

Cinq valeurs, de 2-2 à +2+2
Deux valeurs, de 1-1 à +1+1
Trois valeurs, de 1-1 à +1+1
Quatre valeurs, de 2-2 à +1+1

Cinq valeurs, de $$-2$$ à $$+2$$

Explication

Le nombre quantique magnétique possède 2l+12l+1 valeurs comprises entre l-l et +l+l. Avec l=2l=2, on obtient cinq valeurs : 2,1,0,+1,+2-2,-1,0,+1,+2 ; trois valeurs correspondent plutôt à l=1l=1.

17. Un complexe possède un ligand tel que Δ0>Eapp\Delta_0 > E_{\mathrm{app}} ; quel comportement électronique ce ligand favorise-t-il ?

Un champ fort, avec appariement avant le remplissage du niveau dγ
Un champ faible, avec occupation de dγ avant tout appariement
Un champ faible, avec réduction de l’écart énergétique entre les orbitales
Un champ fort, avec dissociation progressive des ligands coordonnés

Un champ fort, avec appariement avant le remplissage du niveau dγ

Explication

Lorsque Δ0>Eapp\Delta_0 > E_{\mathrm{app}}, l’énergie nécessaire pour franchir l’écart est supérieure à celle requise pour apparier les électrons : le ligand est donc de champ fort. La condition d’un champ faible est au contraire Δ0<Eapp\Delta_0 < E_{\mathrm{app}}.

18. Comment évolue la répartition des électrons célibataires du carbone entre son état fondamental et son état excité ?

Elle passe d’un électron célibataire et trois doublets à quatre électrons célibataires
Elle reste composée de deux électrons célibataires et d’un doublet dans les deux états
Elle passe de quatre électrons célibataires à deux électrons célibataires et deux doublets
Elle passe de deux électrons célibataires et un doublet à quatre électrons célibataires

Elle passe de deux électrons célibataires et un doublet à quatre électrons célibataires

Explication

À l’état fondamental, le carbone possède deux électrons célibataires et un doublet dans sa couche de valence, tandis que l’état excité comporte quatre électrons célibataires. La présence de quatre électrons célibataires ne décrit donc pas l’état fondamental.

19. Quelle situation illustre correctement la règle de l’octet ?

Un atome tend à posséder huit couches électroniques complètes.
Un atome tend à partager huit noyaux avec ses voisins.
Un atome tend à recevoir huit électrons dans son noyau.
Un atome tend à s’entourer de huit électrons externes.

Un atome tend à s’entourer de huit électrons externes.

Explication

La règle de l’octet décrit la tendance à atteindre huit électrons sur la couche externe. Certains éléments à partir de la troisième période peuvent toutefois présenter une hypervalence.

20. Que représente une période dans le tableau périodique ?

Une ligne dont le numéro indique la couche externe caractérisée par nn
Une région regroupant les éléments selon leur caractère métallique
Une ligne classant les éléments selon leur masse atomique croissante
Une colonne regroupant des éléments ayant généralement le même nombre d’électrons externes

Une ligne dont le numéro indique la couche externe caractérisée par $$n$$

Explication

Une période est une ligne du tableau périodique, et son numéro correspond au nombre quantique principal nn de la couche externe. Le regroupement en colonne selon les électrons externes définit plutôt un groupe.

21. Dans le décompte RPEV des régions électroniques, comment une liaison triple est-elle comptabilisée ?

Comme deux régions électroniques, en raison de ses deux types de liaison.
Comme trois régions électroniques indépendantes autour de l’atome central.
Comme une seule région électronique autour de l’atome central.
Comme aucune région, car ses électrons sont partagés.

Comme une seule région électronique autour de l’atome central.

Explication

Une liaison double ou triple constitue une seule région électronique dans le modèle RPEV. En revanche, un doublet non liant occupe davantage d’espace qu’un doublet liant.

22. Pour le complexe [Fe(CN)6]3[\mathrm{Fe(CN)}_6]^{3-}, quelle caractérisation est correcte ?

Le fer est Fe³⁺, les six ligands CN⁻ donnent une géométrie octaédrique et CN⁻ est un ligand de champ fort
Le fer est Fe³⁺, les six ligands CN⁻ donnent une géométrie tétraédrique et CN⁻ est un ligand de champ fort
Le fer est Fe²⁺, les six ligands CN⁻ donnent une géométrie octaédrique et CN⁻ est un ligand de champ faible
Le fer est Fe²⁺, les six ligands CN⁻ donnent une géométrie tétraédrique et CN⁻ est un ligand de champ faible

Le fer est Fe³⁺, les six ligands CN⁻ donnent une géométrie octaédrique et CN⁻ est un ligand de champ fort

Explication

La charge globale conduit à un fer à l’état d’oxydation +III, tandis que six ligands CN⁻ organisent le complexe selon une géométrie octaédrique et constituent un champ fort. La charge de chaque ligand CN⁻ est −1 et ne doit pas être confondue avec celle du fer central.

23. Quelle séquence respecte l’ordre croissant de remplissage donné par la règle de Klechkowski ?

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p1s,\ 2s,\ 2p,\ 3s,\ 3p,\ 4s,\ 3d,\ 4p
1s, 2s, 2p, 3s, 4s, 3p, 3d, 4p1s,\ 2s,\ 2p,\ 3s,\ 4s,\ 3p,\ 3d,\ 4p
1s, 2p, 2s, 3p, 3s, 4s, 4p, 3d1s,\ 2p,\ 2s,\ 3p,\ 3s,\ 4s,\ 4p,\ 3d
1s, 2s, 3s, 2p, 3p, 4s, 4p, 3d1s,\ 2s,\ 3s,\ 2p,\ 3p,\ 4s,\ 4p,\ 3d

$$1s,\ 2s,\ 2p,\ 3s,\ 3p,\ 4s,\ 3d,\ 4p$$

Explication

La règle de Klechkowski donne notamment l’ordre 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p. La séquence qui place 3d3d avant 4s4s ne respecte pas cet ordre de remplissage.

24. Quelle caractéristique distingue les métaux de transition des familles principales ?

Une sous-couche dd en cours de remplissage, associée à plusieurs degrés d’oxydation et à la formation de complexes
Une couche externe ns2np6ns^2np^6, associée à une faible réactivité chimique
Une couche externe ns2np5ns^2np^5, associée à la formation de molécules diatomiques stables
Une sous-couche externe ns1ns^1, associée à la formation habituelle d’ions monovalents

Une sous-couche $$d$$ en cours de remplissage, associée à plusieurs degrés d’oxydation et à la formation de complexes

Explication

Les métaux de transition se caractérisent par une sous-couche dd en cours de remplissage et peuvent présenter plusieurs degrés d’oxydation ainsi que des complexes. Les autres descriptions correspondent respectivement aux alcalins, aux halogènes et aux gaz nobles.

25. Quel ordre qualitatif d’électronégativité est correct pour le fluor, l’oxygène, l’azote et le chlore ?

Cl>N>F>OCl > N > F > O
F>O>NClF > O > N \approx Cl
NCl>O>FN \approx Cl > O > F
O>F>Cl>NO > F > Cl > N

$$F > O > N \approx Cl$$

Explication

Le fluor est le plus électronégatif, suivi de l’oxygène, tandis que l’azote et le chlore ont des valeurs approximativement égales. L’ordre proposé par la réponse correcte respecte ces relations qualitatives.

26. Quelle différence décrit correctement les liaisons σ et π ?

Les deux liaisons résultent d’un recouvrement axial entre orbitales s.
Une liaison σ provient d’un recouvrement latéral, tandis qu’une liaison π provient d’un recouvrement axial.
Les deux liaisons résultent d’un recouvrement latéral entre orbitales p.
Une liaison σ provient d’un recouvrement axial, tandis qu’une liaison π provient d’un recouvrement latéral.

Une liaison σ provient d’un recouvrement axial, tandis qu’une liaison π provient d’un recouvrement latéral.

Explication

La liaison σ résulte d’un recouvrement axial selon l’axe internucléaire. La liaison π provient d’un recouvrement latéral de deux orbitales p parallèles.

27. Quelle règle impose que deux électrons d’un même atome ne puissent pas avoir les quatre mêmes nombres quantiques ?

La règle de Hund
La règle de conservation de l’énergie
Le principe d’exclusion de Pauli
La règle de Klechkowski

Le principe d’exclusion de Pauli

Explication

Le principe d’exclusion de Pauli interdit à deux électrons d’un même atome de posséder simultanément les mêmes nombres quantiques n,l,mn,l,m et ss. La règle de Hund concerne plutôt le remplissage d’orbitales de même énergie.

28. Quel ordre classe correctement les répulsions entre domaines électroniques selon la théorie RPEV ?

Non liant–liaison > liaison–liaison > non liant–non liant.
Doublet non liant–non liant > non liant–liaison > liaison–liaison.
Liaison–liaison > non liant–liaison > non liant–non liant.
Liaison–liaison > non liant–non liant > non liant–liaison.

Doublet non liant–non liant > non liant–liaison > liaison–liaison.

Explication

Les répulsions sont d’autant plus fortes que les domaines électroniques occupent davantage d’espace : deux doublets non liants se repoussent le plus, puis un doublet non liant et une liaison, puis deux liaisons. Cette hiérarchie explique plusieurs déformations d’angles moléculaires.

29. Selon la théorie RPEV, comment les doublets électroniques s’organisent-ils autour de l’atome central ?

Ils s’alignent tous dans le même plan moléculaire.
Ils se concentrent du côté des atomes les plus lourds.
Ils se placent aussi loin que possible les uns des autres.
Ils se rapprochent pour réduire la taille de la molécule.

Ils se placent aussi loin que possible les uns des autres.

Explication

La théorie RPEV repose sur la répulsion entre doublets liants et non liants. Ceux-ci adoptent donc une disposition qui maximise leur éloignement relatif.

30. Quelle distinction décrit correctement les liaisons covalente, ionique et métallique ?

La liaison covalente transfère des électrons, la liaison ionique partage un doublet, et la liaison métallique immobilise les électrons entre deux atomes
La liaison covalente partage des électrons, la liaison ionique repose sur l’attraction de charges après transfert, et la liaison métallique implique des électrons délocalisés
La liaison covalente attire des ions opposés, la liaison ionique forme un doublet partagé, et la liaison métallique repose sur des électrons localisés
La liaison covalente délocalise des électrons dans des bandes, la liaison ionique partage des électrons, et la liaison métallique forme des ions isolés

La liaison covalente partage des électrons, la liaison ionique repose sur l’attraction de charges après transfert, et la liaison métallique implique des électrons délocalisés

Explication

Une liaison covalente provient d’un partage d’électrons, une liaison ionique de l’attraction entre charges après transfert électronique, et une liaison métallique de la délocalisation d’électrons dans le solide. Confondre partage et transfert conduit notamment à inverser les définitions des liaisons covalente et ionique.

31. Quelle comparaison entre métaux et non-métaux est correcte ?

Les métaux sont plutôt isolants et fragiles, tandis que les non-métaux sont généralement ductiles
Les métaux se situent principalement à droite, tandis que les non-métaux se situent principalement à gauche
Les métaux sont généralement conducteurs et ductiles, tandis que les non-métaux sont plutôt isolants
Les métaux donnent plutôt des ions négatifs, tandis que les non-métaux donnent plutôt des ions positifs

Les métaux sont généralement conducteurs et ductiles, tandis que les non-métaux sont plutôt isolants

Explication

Les métaux sont généralement conducteurs, ductiles et situés à gauche du tableau, alors que les non-métaux sont plutôt isolants et situés à droite. La tendance ionique est aussi inversée dans la proposition concurrente : les métaux forment plutôt des ions positifs.

32. Lors du remplissage de plusieurs orbitales de même énergie, quelle disposition respecte la règle de Hund ?

Placer d’abord un électron dans chaque orbitale avant de les apparier
Apparier chaque orbitale dès qu’une première orbitale est occupée
Remplir les orbitales selon un ordre fixé par leur orientation spatiale
Placer deux électrons dans une orbitale avant d’occuper les autres

Placer d’abord un électron dans chaque orbitale avant de les apparier

Explication

La règle de Hund demande de placer d’abord des électrons célibataires dans les orbitales de même énergie, puis de les apparier. Le principe de Pauli, lui, limite à deux électrons par orbitale et impose des spins opposés.

33. Quelle description correspond à la molécule H₂O selon le modèle RPEV ?

AX₃E, avec une géométrie moléculaire plane et un angle de 120°.
AX₂E₂, avec une géométrie moléculaire linéaire et un angle de 180°.
AX₂E₂, avec une géométrie moléculaire coudée et un angle de 104°45.
AX₄, avec une géométrie moléculaire tétraédrique et un angle de 109°28.

AX₂E₂, avec une géométrie moléculaire coudée et un angle de 104°45.

Explication

L’oxygène de H₂O possède deux liaisons et deux doublets non liants, soit AX₂E₂. La géométrie électronique est tétraédrique, mais la géométrie moléculaire est coudée, avec un angle H–O–H de 104°45.

34. Quelles sont les valeurs possibles du nombre quantique secondaire ll lorsque n=3n=3 ?

0,1 et 20,1\ \text{et}\ 2
3,2,1,0,1,2 et 3-3,-2,-1,0,1,2\ \text{et}\ 3
0,1,2 et 30,1,2\ \text{et}\ 3
1,2 et 31,2\ \text{et}\ 3

$$0,1\ \text{et}\ 2$$

Explication

Pour une couche donnée, ll prend les valeurs entières de 00 à n1n-1 ; pour n=3n=3, cela donne 0,1,20,1,2. La valeur l=3l=3 n’est donc pas permise dans cette couche.

35. Dans la formation d’un complexe de coordination, quel rôle respectif jouent le ligand et le métal de transition ?

Le ligand donne un doublet électronique et le métal de transition l’accepte
Le ligand partage un électron célibataire et le métal fournit une orbitale vide
Le métal de transition transfère une charge positive et le ligand la compense
Le métal de transition donne un doublet électronique et le ligand l’accepte

Le ligand donne un doublet électronique et le métal de transition l’accepte

Explication

Le ligand fournit un doublet d’électrons à une orbitale acceptatrice du métal, ce qui forme une liaison covalente de coordination. Confondre les rôles reviendrait à attribuer au métal la fonction de donneur du doublet.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 72 flashcards sur Atomes et molécules.

Qu'est-ce que le nombre quantique principal n ?

C'est un entier positif définissant la couche électronique et le niveau d'énergie.

Quelle formule donne l'énergie de l'électron dans l'atome d'hydrogène ?

E(eV)=13,6n2E(\mathrm{eV}) = -\frac{13,6}{n^2}.

Que définit le nombre quantique secondaire l ?

Il définit une sous-couche électronique.

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