QCM : Atomes, ions et masse volumique — 23 questions

Explication

Un ion apparaît lorsqu’un atome ou un groupe d’atomes perd ou gagne des électrons, ce qui lui confère une charge électrique. Une modification du noyau concerne la composition nucléaire et ne définit pas la formation d’un ion.

Explication

La formation d’un ion modifie le nombre d’électrons, tandis que le nombre de protons reste inchangé. Le nombre d’électrons et la charge électrique peuvent donc varier pendant cette transformation.

Explication

Le fluor conserve ses 9 protons et possède 10 électrons après avoir gagné un électron, ce qui donne une charge de −1. Gagner un électron ne transforme pas le fluor en ion positif et ne modifie pas son nombre de protons.

Explication

La perte de deux électrons laisse 12 protons et 10 électrons, soit deux charges positives de plus que de charges négatives. Le magnésium devient donc un ion de charge +2, contrairement à un atome qui gagnerait des électrons.

Explication

Le signe et la valeur de la charge renseignent sur une perte ou un gain d’électrons par rapport à l’atome neutre. Ils ne donnent pas directement la masse du noyau ni le nombre d’atomes associés.

Explication

Dans $\mathrm{Mg^{2+}}$, le symbole Mg désigne l’élément magnésium et l’exposant $2+$ indique la charge de l’ion. Cet exposant ne représente donc ni le symbole de l’élément ni son nombre de protons.

Explication

Démocrite imagine la matière comme constituée de grains indivisibles appelés atomes, dans une réflexion philosophique sans preuve expérimentale. Le noyau et les électrons appartiennent à des découvertes et modèles bien postérieurs.

Explication

En 1805, Dalton reprend l’idée des atomes comme hypothèse de travail et suppose qu’il existe plusieurs types d’atomes. La découverte des électrons est associée à Thomson, tandis que l’idée du noyau est liée à Rutherford.

Explication

J. J. Thomson découvre en 1881 les électrons, qui sont des particules élémentaires négatives de l’atome. La concentration de la charge positive et de l’essentiel de la masse dans un noyau est attribuée à Rutherford.

Explication

Rutherford déduit que la charge positive et l’essentiel de la masse atomique sont concentrés dans un noyau très petit. Cette conclusion contredit l’idée d’une charge positive répartie dans tout le volume de l’atome.

Explication

Le noyau porte une charge positive, tandis que les électrons qui gravitent autour de lui portent une charge négative. La confusion fréquente consiste à attribuer aux électrons une charge positive ou aux neutrons une charge électrique.

Explication

La taille de l’atome est environ 100 000 fois, soit $10^5$ fois, supérieure à celle de son noyau. Une différence de facteur $10^2$ sous-estime donc fortement cet écart.

Explication

Les protons et les neutrons du noyau portent presque toute la masse de l’atome, car la masse des électrons est négligeable en comparaison. La charge négative des électrons est une propriété électrique et n’explique pas la concentration de masse.

Explication

Les nucléons sont les particules du noyau : ils comprennent les protons chargés positivement et les neutrons dépourvus de charge. Les électrons appartiennent au cortège électronique et ne sont donc pas des nucléons.

Explication

La neutralité électrique exige que le nombre d’électrons soit égal au nombre de protons. Un atome contenant 15 protons possède donc 15 électrons ; 30 correspondrait à un déséquilibre de charges.

Explication

Dans $^{A}_{Z}X$, $A$ indique le nombre total de nucléons, c’est-à-dire la somme des protons et des neutrons. Le nombre $Z$ désigne quant à lui le nombre de protons, tandis que $X$ est le symbole de l’élément.

Explication

Le nombre de neutrons se calcule avec $N=A-Z$, donc $N=39-19=20$. Le nombre $19$ correspond au nombre de protons et non au nombre de neutrons.

Explication

Le solide déplace un volume d’eau égal à l’augmentation du niveau, donc son volume est $V=V_2-V_1$. Le volume final $V_2$ comprend à la fois l’eau initiale et le solide immergé.

Explication

La masse d’un échantillon métallique se mesure en le plaçant sur une balance. L’éprouvette graduée sert à déterminer un volume, notamment par déplacement d’eau, et non directement une masse.

Explication

La masse volumique se calcule en divisant la masse $m$ par le volume $V$. La relation $m = \rho V$ permet ensuite de déterminer la masse, mais elle ne donne pas directement la masse volumique.

Explication

Le calcul donne $\rho = \frac{143{,}4}{13} = 11{,}0\ \text{g/cm}^3$, valeur associée au plomb dans cet exemple. L’aluminium et le cuivre ont des masses volumiques plus faibles, respectivement proches de 2,7 et 8,4 g/cm³.

Explication

Un atome comprend principalement un noyau et des électrons. Les protons et les neutrons ne sont pas deux parties distinctes de l’atome au même niveau : ils constituent le noyau.

Explication

Il faut multiplier 0,5 cm par 100 000, ce qui donne 50 000 cm, soit 500 m. La valeur 0,5 cm représente le diamètre du noyau, pas celui de l’atome agrandi.