QCM : Atomistique et configuration électronique (18 questions)

Explication

Un atome neutre possède un noyau formé de protons et de neutrons, entouré d’un nuage électronique. Les autres descriptions déplacent les particules entre noyau et nuage ou omettent les protons.

Explication

Le nombre de neutrons vaut $A-Z=23-11=12$, et un atome neutre possède autant d’électrons que de protons, soit 11. Les autres réponses confondent A avec le nombre de neutrons, inversent les rôles de A et Z ou attribuent A électrons.

Explication

Des isotopes ont le même Z et des A différents, tout en conservant les mêmes propriétés chimiques. Les autres réponses les confondent avec des ions, attribuent aux isotopes des propriétés chimiques différentes ou contredisent la différence de masse donnée.

Explication

Une orbitale représente un volume où la probabilité de trouver l’électron est de 95 %, et elle peut exister même si elle est vide. Les autres réponses confondent l’orbitale avec un électron, une trajectoire précise ou une certitude de présence.

Explication

Le nombre quantique principal n définit la couche et le volume de l’orbitale, et l’énergie augmente avec n. Les autres réponses confondent n avec l ou m, ou associent à tort n au spin.

Explication

Pour n=3, la règle $0\leq l\leq n-1$ autorise l=2, qui correspond à la sous-couche d. Les autres réponses associent l à la mauvaise lettre ou imposent à tort l=n.

Explication

Le nombre magnétique m décrit l’orientation et prend les valeurs entières de −l à +l ; pour l=2, cela donne cinq orientations. Les autres réponses calculent mal leur nombre, attribuent à m le rôle de l ou omettent les valeurs négatives.

Explication

Le principe de Pauli interdit à deux électrons d’avoir le même état quantique. Des spins opposés permettent à deux électrons de partager une orbitale, mais ne les autorisent pas à avoir un état quantique identique; la règle ne se limite pas à une sous-couche particulière.

Explication

Une orbitale peut accueillir au maximum deux électrons, à condition que leurs spins soient opposés; ici, le second doit donc avoir le spin $-1/2$. Un spin identique enfreindrait Pauli, la capacité de six électrons concerne une sous-couche p, et la limite d’un seul électron est trop restrictive.

Explication

La règle de Klechkowski compare d’abord $n+l$ : pour $3p$, cette somme vaut $3+1=4$, et pour $4s$, elle vaut $4+0=4$; à égalité, la sous-couche de plus petit $n$ vient d’abord, donc $3p$. Choisir $4s$ en raison de son $n$ plus élevé inverse le critère de départ, tandis que les types s et p ne se classent pas par une priorité fixe.

Explication

Pour former un cation, on arrache d’abord les électrons de la couche la plus externe, ici celle de $n=4$, même si l’ordre de remplissage initial était différent. Suivre cet ordre initial ou privilégier la couche interne confond le retrait des électrons avec leur remplissage; la capacité d’une sous-couche ne détermine pas l’ordre d’arrachement.

Explication

La règle de Hund favorise l’occupation d’un maximum d’orbitales de même énergie par des électrons de spins parallèles avant tout appariement. Apparier avant d’avoir occupé les trois orbitales, ou donner des spins opposés aux électrons non appariés, contredit cette règle; trois électrons ne peuvent pas tenir dans une seule orbitale.

Explication

Les électrons de valence comprennent ceux de la couche externe ainsi que ceux des sous-couches de nombre quantique principal inférieur qui ne sont pas saturées. Les autres réponses excluent à tort les sous-couches internes non saturées ou incluent des électrons de cœur.

Explication

Les électrons de valence interviennent dans les interactions et sont ceux figurés dans la notation de Lewis ; les autres sont les électrons de cœur. Les distracteurs inversent ces rôles ou confondent la distinction avec l’appariement des électrons.

Explication

Le tableau périodique classe les éléments par numéro atomique croissant, en lignes appelées périodes et en colonnes appelées familles. Les autres réponses substituent la masse atomique, inversent le sens du classement ou remplacent les périodes et familles par d’autres subdivisions.

Explication

Les éléments d’une même colonne ont le même nombre d’électrons de valence et des propriétés chimiques voisines. Le nombre quantique principal commun caractérise plutôt les éléments d’une même période, et les éléments d’une colonne ne partagent pas nécessairement la même période.

Explication

L’électronégativité augmente de gauche à droite et de bas en haut ; le fluor, situé en haut à droite, est l’élément le plus électronégatif. Les autres réponses inversent une ou plusieurs directions de cette tendance.

Explication

Des électronégativités proches conduisent à une liaison covalente, qui peut être plus ou moins polarisée. Une liaison ionique correspond à des électronégativités éloignées, tandis que la covalence n’implique pas une polarisation toujours nulle.