QCM : Atomistique et orbitales atomiques — 18 questions

Explication

La chimie étudie les transformations qui modifient la matière, notamment lorsqu’une réaction produit de nouvelles substances. La mise en solution constitue ici l’exemple d’une transformation physique mentionnée comme distinction.

Explication

La chimie organique s’intéresse principalement au carbone, tandis que la chimie minérale porte sur les autres éléments. La chimie générale traite plutôt des aspects généraux de la discipline.

Explication

Une liaison chimique mesure environ un angström, soit $10^{-10}\,\mathrm{m}$. Les autres valeurs correspondent à des échelles qui ne décrivent pas la distance habituelle entre atomes liés.

Explication

Une mole contient $6{,}022\times10^{23}$ unités, valeur correspondant au nombre d’Avogadro. Les autres nombres décrivent respectivement des masses de particules ou une charge électrique.

Explication

Le proton porte une charge positive, le neutron est neutre et l’électron porte une charge négative. Les autres associations inversent ou attribuent incorrectement les charges des particules.

Explication

Les quanta sont des grains d’énergie discrets dont l’énergie est proportionnelle à la fréquence du rayonnement selon $E=h\nu$. Les orbites concernent le modèle de Bohr, tandis que les deux autres réponses décrivent incorrectement les quanta.

Explication

La longueur d’onde d’une onde est obtenue en divisant sa célérité par sa fréquence, soit $\lambda=\frac{c}{\nu}$. L’expression $\lambda=\frac{h}{mv}$ concerne l’onde associée à une particule et non une onde lumineuse décrite par sa célérité et sa fréquence.

Explication

Le modèle de Bohr représente l’électron sur des orbites circulaires stables, chacune associée à une énergie quantifiée. La description par une probabilité de présence appartient au modèle ondulatoire, et les deux autres propositions contredisent la quantification des orbites.

Explication

Lors d’une absorption, l’électron gagne de l’énergie, avec $\Delta E>0$, et passe vers une orbite plus éloignée du noyau. Le rapprochement du noyau correspond à une émission, au cours de laquelle l’électron perd de l’énergie.

Explication

La relation $r_n=0{,}53\frac{n^2}{Z}\,\text{Å}$ montre que le rayon est proportionnel à $n^2$ ; remplacer $n$ par $2n$ le multiplie donc par $4$. La dépendance linéaire par un facteur $2$ ne correspond pas à cette formule.

Explication

Le modèle de Bohr décrit correctement l’hydrogène et les espèces hydrogénoïdes, qui ne possèdent qu’un seul électron ; $\mathrm{He^+}$ en est un exemple. Les systèmes comportant plusieurs électrons ne sont pas correctement décrits par ce modèle.

Explication

La série de Balmer regroupe les transitions qui aboutissent à $n=2$ et se manifestent dans le visible. La série de Lyman aboutit à $n=1$ dans l’ultraviolet, tandis que Paschen aboutit à $n=3$ dans l’infrarouge.

Explication

La relation de de Broglie est $\lambda=\frac{h}{mv}$, où $mv$ représente la quantité de mouvement dans ce contexte. L’expression $\frac{mv}{h}$ est l’inverse de la longueur d’onde et non la longueur d’onde elle-même.

Explication

Le principe $\Delta x\,\Delta p\geq\frac{h}{2\pi}$ limite la précision conjointe de la position et de la quantité de mouvement, donc de la vitesse. Il ne signifie pas que la vitesse devient nulle ni qu’une trajectoire circulaire précise reste accessible.

Explication

Une orbitale est une zone spatiale de forte probabilité de présence, décrite par une fonction d’onde et un jeu de nombres quantiques. Elle ne correspond pas à une trajectoire classique déterminée autour du noyau.

Explication

Le nombre maximal d’électrons d’une couche est $2n^2$ ; pour $n=3$, on obtient $2\times3^2=18$. La valeur $6$ correspondrait à une multiplication par $2n$, qui n’est pas la règle donnée.

Explication

Pour une orbitale $s$, $l=0$, ce qui lui confère une forme sphérique ; son volume augmente avec $n$, donc $2s$ est plus étendue que $1s$. La forme non sphérique appartient à d’autres valeurs du nombre quantique secondaire.

Explication

Une orbitale de nombre quantique principal $n$ possède $n-1$ coques nodales ; pour $n=3$, cela donne deux coques. Le nombre de coques nodales ne correspond donc pas directement à $n$, mais à $n-1$.