QCM : Atomistique et liaisons chimiques — 35 questions

Explication

Le numéro atomique $Z$ correspond au nombre de protons et caractérise l’élément chimique. Le nombre total de nucléons correspond plutôt au nombre de masse $A$.

Explication

Le nombre de masse est la somme des protons et des neutrons, donc $A=8+9=17$. La valeur $8$ correspond au nombre de protons, tandis que $9$ correspond au nombre de neutrons.

Explication

Un atome possède un noyau central positif et des électrons négatifs autour de lui. Le noyau ne contient pas ces électrons, ce qui le distingue de l’atome complet.

Explication

La masse du noyau constitue presque toute la masse atomique, avec une proportion d’environ 99,75 %. Les électrons contribuent donc très peu à la masse totale de l’atome.

Explication

Un ion est une espèce qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Une molécule est un assemblage d’atomes liés formant un ensemble électriquement neutre.

Explication

Un ion négatif est appelé un anion, car il possède davantage d’électrons que l’atome neutre correspondant. Un cation est au contraire un ion positif.

Explication

En 1911, Rutherford propose que la charge positive soit concentrée dans un noyau autour duquel se déplacent les électrons. Thomson avait décrit une sphère chargée sans noyau, tandis que Schrödinger introduit une description en nuage électronique plus tardive.

Explication

En 1913, Bohr propose des orbites circulaires concentriques spécifiques pour les électrons. La description en nuage électronique appartient au modèle de Schrödinger, formulé en 1926.

Explication

En 1926, Schrödinger décrit les emplacements des électrons sous la forme d’un nuage entourant le noyau. Les orbites circulaires spécifiques correspondent au modèle de Bohr, proposé en 1913.

Explication

Le photon est associé au rayonnement électromagnétique et ne possède ni charge électrique ni masse. L’électron se distingue de lui par sa charge et sa masse non nulles.

Explication

L’énergie photonique est donnée par $E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$, donc elle augmente lorsque la longueur d’onde diminue. La relation $E=\frac{h\lambda}{c}$ inverse à tort la dépendance à la longueur d’onde.

Explication

L’absorption ou l’émission d’un photon entraîne une transition discontinue entre deux états d’énergie autorisés. Elle ne correspond donc pas à un déplacement continu entre des niveaux quelconques.

Explication

Un hydrogénoïde est un ion monoatomique ne possédant qu’un seul électron, obtenu après arrachement de $Z-1$ électrons. Il s’agit donc d’un ion, et non d’un atome neutre.

Explication

En appliquant $E=-\frac{13,6}{n^2}\ \mathrm{eV}$ avec $n=1$, on obtient une énergie de $-13,6\ \mathrm{eV}$. Une énergie nulle ou positive correspond à l’état ionisé plutôt qu’à un niveau lié fondamental.

Explication

La formule de Balmer utilise la différence des inverses des carrés, soit $\bar{\nu}=R_H\left(\frac{1}{n_1^2}-\frac{1}{n_2^2}\right)$. L’expression avec les indices inversés ne respecte pas la convention des niveaux indiquée dans la formule.

Explication

Le carré de la fonction d’onde, $\Psi^2$, donne la probabilité de trouver l’électron dans une région donnée. La fonction $\Psi$ décrit l’état de l’électron, mais n’est pas directement une probabilité.

Explication

L’état complet d’un électron est décrit par les quatre nombres quantiques $n$, $\ell$, $m$ et $s$. Le triplet $(n,\ell,m)$ caractérise une orbitale sans préciser l’état de spin.

Explication

Le nombre quantique principal $n$ est un entier supérieur ou égal à 1 et définit la couche ainsi que le niveau d’énergie. La forme dépend de $\ell$, l’orientation de $m$ et le spin de $s$.

Explication

La règle $0\leq\ell\leq n-1$ donne, pour $n=3$, les valeurs $\ell=0,1,2$. La valeur $\ell=3$ n’est pas permise dans cette couche.

Explication

La configuration électronique indique comment les électrons se répartissent dans les orbitales atomiques. Le numéro atomique, qui peut être confondu avec cette notion, correspond au nombre de protons du noyau.

Explication

Une orbitale peut accueillir deux électrons au maximum, et leurs spins doivent être opposés afin qu’ils ne possèdent pas les quatre mêmes nombres quantiques. Des spins parallèles dans une même orbitale contreviendraient à cette règle.

Explication

La règle de Hund favorise l’occupation séparée des orbitales dégénérées avec des spins parallèles avant tout appariement. La limite de deux électrons par orbitale relève de la règle de Pauli, et non de Hund.

Explication

Pour les métaux de transition, la formation d’un cation entraîne le retrait prioritaire des électrons 4s, puis celui des électrons 3d. L’ordre de remplissage ne doit donc pas être confondu avec l’ordre de retrait.

Explication

Le tableau périodique comprend sept périodes horizontales et dix-huit groupes verticaux, avec un classement par numéro atomique croissant. Les périodes et les groupes sont donc inversés dans plusieurs distracteurs.

Explication

Les éléments d’un même groupe ont une configuration électronique de valence similaire, ce qui explique leurs comportements chimiques proches. Une configuration de cœur similaire caractérise plutôt des éléments situés dans une même période.

Explication

L’énergie d’ionisation est l’apport minimal requis pour retirer un électron à un atome gazeux dans son état fondamental. L’énergie libérée lors de l’ajout d’un électron correspond à l’affinité électronique.

Explication

L’affinité électronique désigne l’énergie libérée lorsqu’un électron est ajouté à un élément gazeux dans son état fondamental. Le retrait d’un électron relève de l’énergie d’ionisation, qui constitue le distracteur le plus proche.

Explication

L’électronégativité mesure l’aptitude d’un élément à attirer les électrons partagés d’un doublet de liaison et constitue une grandeur sans dimension. L’énergie libérée lors de l’ajout d’un électron décrit plutôt l’affinité électronique.

Explication

Selon l’échelle de Pauling, le fluor est l’élément le plus électronégatif. L’hydrogène, souvent utilisé comme comparaison avec une valeur de $\chi = 2{,}2$, est moins électronégatif que le fluor.

Explication

La couche de valence est la dernière couche électronique non saturée, et ses électrons interviennent dans les liaisons chimiques. Les électrons les plus proches du noyau appartiennent aux couches internes et ne constituent pas la couche de valence.

Explication

La règle de l’octet relie la formation des liaisons au partage de doublets d’électrons afin d’atteindre huit électrons sur la couche externe. Elle ne concerne ni le nombre de couches occupées ni l’absence de partage électronique.

Explication

Une faible différence d’électronégativité signifie que les électrons sont davantage partagés, ce qui renforce le caractère covalent, alors qu’une forte différence favorise leur transfert et le caractère ionique. La deuxième proposition inverse précisément ces deux tendances.

Explication

Le moment dipolaire est défini par le produit de la charge par le vecteur de séparation, soit $\vec{\mu}=q\vec{d}$. La division ou l’addition ne correspondent pas à la relation de définition du moment dipolaire.

Explication

Par convention, le vecteur du moment dipolaire est orienté du pôle négatif vers le pôle positif. Le déplacement du doublet électronique suit une autre convention conceptuelle et se dirige vers l’atome le plus électronégatif.

Explication

L’hybridation mélange des orbitales atomiques de l’atome isolé afin de produire des orbitales hybrides adaptées aux liaisons covalentes et aux paires libres. La représentation par points et tirets décrit plutôt une structure de Lewis.