QCM : Atomistique et classification périodique (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété caractérise l’électron dans l’atome ?

Il porte une charge positive et possède une masse très faible.
Il est électriquement neutre et possède une masse élevée.
Il porte une charge positive et possède une masse voisine de celle du proton.
Il porte une charge négative et possède une masse très faible.

Il porte une charge négative et possède une masse très faible.

Explication

L’électron est chargé négativement, avec une charge de qe=−1,6×10−19 Cq_e=-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, et sa masse est très faible. Le proton constitue le cas opposé pour le signe de la charge, puisqu’il est positif.

2. Comment distingue-t-on deux isotopes d’un même élément ?

Ils ont des nombres de masse AA identiques et des propriétés chimiques différentes.
Ils ont le même numéro atomique ZZ mais des nombres de masse AA différents.
Ils ont des numéros atomiques ZZ différents mais le même nombre de masse AA.
Ils possèdent des charges électriques différentes tout en ayant le même nombre de neutrons.

Ils ont le même numéro atomique $$Z$$ mais des nombres de masse $$A$$ différents.

Explication

Deux isotopes possèdent le même numéro atomique, mais des nombres de masse différents, ce qui correspond à un nombre de neutrons différent. Ils conservent ainsi les mêmes propriétés chimiques tout en pouvant avoir des propriétés physiques distinctes.

3. Que représente une mole de matière ?

Le volume occupé par un nombre déterminé de molécules dans les conditions usuelles.
Une quantité contenant autant de particules que d’atomes dans 12 g de carbone 12.
Une quantité dont la masse vaut toujours 12 g, quel que soit le corps étudié.
La masse d’un seul atome exprimée à l’échelle microscopique.

Une quantité contenant autant de particules que d’atomes dans 12 g de carbone 12.

Explication

La mole est définie comme une quantité de matière contenant autant de particules qu’il y a d’atomes dans 12 g de carbone 12. Elle sert donc à compter des particules, tandis que la masse atomique décrit la masse d’un atome.

4. Comment détermine-t-on la masse atomique moyenne d’un élément possédant plusieurs isotopes ?

En calculant la moyenne pondérée des masses isotopiques par leurs abondances.
En choisissant la masse de l’isotope présent en quantité majoritaire.
En divisant la masse du noyau par le nombre total de particules de l’atome.
En additionnant les masses isotopiques sans tenir compte de leurs abondances.

En calculant la moyenne pondérée des masses isotopiques par leurs abondances.

Explication

La masse atomique moyenne tient compte à la fois de la masse de chaque isotope et de son abondance relative. Une moyenne arithmétique non pondérée négligerait précisément les différences de présence entre les isotopes.

5. Que décrit la dualité onde-particule de la lumière ?

La lumière comme une onde mécanique et un flux de particules massives
La lumière comme une particule chargée et une onde sonore
La lumière comme une onde électromagnétique et un ensemble de photons
La lumière comme un champ électrique fixe et des noyaux atomiques

La lumière comme une onde électromagnétique et un ensemble de photons

Explication

La dualité onde-particule signifie que la lumière peut être décrite par sa longueur d’onde comme une onde électromagnétique et par des photons comme particules de masse nulle. La description en termes de particules chargées ne correspond pas aux photons.

6. Quelle est l’énergie de l’électron dans le deuxième niveau d’énergie de l’atome d’hydrogène, selon la relation En=−13,6n2 eVE_n=-\frac{13,6}{n^2}\ \mathrm{eV} ?

−3,4 eV-3,4\ \mathrm{eV}
−13,6 eV-13,6\ \mathrm{eV}
−27,2 eV-27,2\ \mathrm{eV}
−6,8 eV-6,8\ \mathrm{eV}

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

Explication

Pour n=2n=2, le calcul donne E2=−13,622=−3,4 eVE_2=-\frac{13,6}{2^2}=-3,4\ \mathrm{eV}. La valeur −13,6 eV-13,6\ \mathrm{eV} correspond au niveau fondamental, où n=1n=1.

7. Quel est le rôle du nombre quantique magnétique dans la description d’un électron ?

Il définit l’orbitale atomique avec les deux autres nombres
Il détermine l’orientation du spin intrinsèque de l’électron
Il définit la couche électronique occupée par l’électron
Il définit la sous-couche électronique avec le nombre principal

Il définit l’orbitale atomique avec les deux autres nombres

Explication

Le nombre quantique magnétique mm, associé à nn et à ℓ\ell, sert à définir l’orbitale atomique occupée. Le nombre quantique secondaire ℓ\ell caractérise plutôt la sous-couche, tandis que le spin est décrit par un nombre quantique distinct.

8. Dans quel ordre les règles interviennent-elles pour établir une configuration électronique fondamentale ?

Pauli ordonne les sous-couches, Hund limite les électrons par orbitale, puis Klechkowski répartit les électrons célibataires
Hund ordonne les sous-couches, Klechkowski limite les électrons par orbitale, puis Pauli répartit les électrons célibataires
Klechkowski répartit les électrons célibataires, Pauli ordonne les sous-couches, puis Hund limite les électrons par orbitale
Klechkowski ordonne les sous-couches, Pauli limite les électrons par orbitale, puis Hund répartit les électrons célibataires

Klechkowski ordonne les sous-couches, Pauli limite les électrons par orbitale, puis Hund répartit les électrons célibataires

Explication

La règle de Klechkowski fixe d’abord l’ordre énergétique des sous-couches, le principe de Pauli impose ensuite la limite de deux électrons par orbitale, et la règle de Hund précise leur répartition dans les orbitales de même énergie. L’inversion de ces rôles avec Pauli et Hund ne correspond pas au mécanisme de remplissage électronique.

9. En quoi les périodes et les familles du tableau périodique se distinguent-elles par leur disposition et leur signification ?

Les périodes sont verticales et correspondent aux sous-couches, tandis que les familles sont horizontales et indiquent le nombre de nucléons
Les périodes sont verticales et regroupent des éléments apparentés, tandis que les familles sont horizontales et indiquent les couches occupées
Les périodes sont horizontales et correspondent aux sous-couches, tandis que les familles sont verticales et indiquent le nombre de nucléons
Les périodes sont horizontales et indiquent les couches occupées, tandis que les familles sont verticales et regroupent des éléments apparentés

Les périodes sont horizontales et indiquent les couches occupées, tandis que les familles sont verticales et regroupent des éléments apparentés

Explication

Les périodes occupent les lignes horizontales et sont liées aux couches électroniques, alors que les familles occupent les colonnes verticales et rassemblent des éléments aux caractéristiques chimiques proches. Les autres propositions inversent ces dispositions ou confondent les périodes avec les sous-couches et le nombre de nucléons.

10. Pourquoi un atome alcalin forme-t-il généralement un cation dont la configuration électronique correspond à celle du gaz noble de la période précédente ?

Parce qu’il partage son électron de valence, ce qui crée une couche saturée
Parce qu’il gagne deux électrons, ce qui remplit sa sous-couche externe
Parce qu’il perd tous ses électrons externes, ce qui supprime la couche de valence
Parce qu’il perd son électron de valence, ce qui complète la couche électronique précédente

Parce qu’il perd son électron de valence, ce qui complète la couche électronique précédente

Explication

Un alcalin possède une configuration externe ns1ns^1 et atteint la stabilité du gaz noble précédent en perdant cet électron. Le gain de deux électrons concerne une autre situation électronique et ne décrit pas la formation usuelle de ces cations.

11. Pour estimer le rayon atomique d’un élément, quelles grandeurs faut-il utiliser dans la relation ratome=n2Z∗a0r_{atome}=\frac{n^2}{Z^*}a_0 ?

Le numéro atomique, la constante d’écran et la masse atomique
Le nombre d’électrons, le potentiel d’ionisation et le rayon ionique
Le nombre de neutrons, la charge nucléaire et la constante de Planck
Le carré du nombre de couche, la charge effective et le rayon de Bohr

Le carré du nombre de couche, la charge effective et le rayon de Bohr

Explication

La relation utilise le carré du nombre quantique principal de la couche occupée, la charge nucléaire effective Z∗Z^* et le rayon de Bohr a0a_0. La constante d’écran intervient d’abord pour calculer Z∗=Z−σZ^*=Z-\sigma, mais elle ne remplace pas directement cette charge dans la formule du rayon.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Atomistique et classification périodique.

Quelle est la charge électrique et la masse de l'électron ?

Charge négative −1,6×10−19-1,6\times10^{-19} C et masse 9,109×10−319,109\times10^{-31} kg.

Qu'est-ce qui différencie deux isotopes d'un même élément ?

Ils ont le même numéro atomique Z mais des nombres de masse A différents.

Qu'est-ce que la mole en chimie ?

Une quantité de matière contenant autant de particules que d'atomes dans 12 g de carbone 12.

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