QCM : Atomistique et tableau périodique — 30 questions

Explication

Le bloc d regroupe les éléments dont la sous-couche finale de la configuration électronique est une sous-couche $d$. Le bloc s, le bloc p et le bloc f correspondent respectivement à une sous-couche finale $s$, $p$ ou $f$.

Explication

Le nombre quantique magnétique $m$ varie de $-l$ à $+l$, ce qui donne ici cinq valeurs et donc cinq orientations. Les valeurs proposées correspondant à trois ou sept orientations concernent d’autres valeurs de $l$.

Explication

Une orbitale atomique correspond à une zone énergétique et spatiale dans laquelle la présence d’un électron est probable. Elle ne décrit pas une trajectoire précise autour du noyau, contrairement à une représentation planétaire simplifiée.

Explication

Le nombre de neutrons est donné par $N = A-Z$, donc $N = 27-13 = 14$. Le nombre $Z$ indique seulement les protons, tandis que $A$ compte l’ensemble des nucléons.

Explication

Les métaux présentent généralement un caractère électropositif, une bonne conductivité et un pouvoir réducteur, tandis que les non-métaux sont plutôt isolants et peuvent former des anions. La proposition opposée inverse plusieurs de ces caractéristiques et attribue aux non-métaux la formation de cations.

Explication

Le modèle de Rutherford attribue à l’atome un volume composé à 99,99 % de vide et concentre l’essentiel de sa masse dans un noyau contenant des protons positifs. La charge positive diffuse correspond au modèle de Thomson, tandis que les orbites autorisées relèvent du modèle de Bohr.

Explication

La relation $\nu = \frac{c}{\lambda}$ donne $\lambda = \frac{c}{\nu} = 5,0 \times 10^{-7}\ \mathrm{m}$. La fréquence et la longueur d’onde varient en sens inverse à célérité constante, et non dans le même sens.

Explication

Dans une même période, l’augmentation de la charge nucléaire effective tend à réduire le rayon atomique lorsque $Z$ augmente. Dans une famille, l’ajout de couches électroniques entraîne généralement une augmentation du rayon lorsque la période augmente.

Explication

Les isotopes possèdent le même nombre de protons, donc le même $Z$, mais des nombres de neutrons différents, ce qui entraîne des valeurs de $A$ différentes. Leur structure électronique comparable explique qu’ils aient les mêmes propriétés chimiques.

Explication

L’expression $E = \frac{hc}{\lambda}$ montre qu’une diminution de $\lambda$ entraîne une augmentation de l’énergie du photon. La constante $h$ reste fixe, mais elle ne rend pas l’énergie indépendante de la longueur d’onde.

Explication

Le nombre quantique de spin $m_s$ possède deux valeurs possibles, $-\frac{1}{2}$ et $+\frac{1}{2}$. Les autres ensembles proposés correspondent à des valeurs possibles de nombres quantiques orbitaux, pas au spin électronique.

Explication

L’électronégativité augmente de bas en haut dans une colonne et de gauche à droite dans une période, alors que l’électropositivité suit le sens opposé. Les autres réponses attribuent à l’une ou aux deux propriétés une direction contraire à cette tendance.

Explication

Dans le modèle de Bohr, l’électron occupe des orbites autorisées, alors que le modèle ondulatoire le décrit par une probabilité de présence dans une orbitale. Les deux descriptions ne placent pas l’électron dans le noyau.

Explication

Un nucléide regroupe des atomes caractérisés par une même valeur de $Z$ et une même valeur de $N$. Le seul partage du nombre de nucléons ne suffit pas à définir un nucléide, car il peut correspondre à des compositions proton-neutron différentes.

Explication

Les électrons de valence appartiennent aux couches externes et peuvent participer à la formation des liaisons chimiques. Les électrons internes sont davantage liés au noyau et ne constituent pas la définition des électrons de valence.

Explication

Un anion possède un excès d’électrons : sa configuration s’obtient en ajoutant à celle de l’atome neutre autant d’électrons que l’indique la charge négative. Retirer des électrons correspond au traitement d’un cation.

Explication

Dans le chrome et le cuivre, le transfert d’un électron vers la sous-couche $3d$ conduit respectivement à une sous-couche demi-pleine ou pleine, particulièrement stabilisée. Cette exception ne signifie pas qu’une sous-couche $s$ est limitée à un électron.

Explication

La quantification du rayonnement s’écrit $\Delta E = a h\nu$, où $a$ est un nombre entier. Cette règle signifie que l’énergie échangée se fait par multiples entiers de la quantité $h\nu$, et non par une valeur arbitraire.

Explication

Rutherford observe que la plupart des particules $\alpha$ traversent la feuille sans être déviées, tandis qu’une minorité est déviée ou réfléchie. L’apparition de raies spectrales concerne un spectre lumineux, pas cette expérience de diffusion.

Explication

La règle de Hund demande de remplir d’abord un maximum d’orbitales dégénérées avec des électrons célibataires et parallèles, puis de les apparier. L’appariement immédiat ne respecte pas cette répartition énergétique favorable.

Explication

L’électronégativité mesure l’aptitude d’un atome à attirer vers lui les électrons engagés dans une liaison et à gagner de la densité électronique. Elle ne décrit ni la perte de neutrons, ni l’émission de photons, ni la dissolution des métaux.

Explication

Les colonnes 1, 2 et 13 tendent à perdre respectivement 1, 2 et 3 électrons, tandis que les colonnes 16 et 17 tendent à en gagner respectivement 2 et 1. Les autres propositions inversent ou déplacent ces nombres d’électrons entre les colonnes.

Explication

Les éléments d’une même période ont le même nombre quantique principal maximal $n$, alors que ceux d’une même colonne ont le même type d’orbitales de valence. Les autres propositions confondent ces critères avec des propriétés qui ne définissent pas les périodes et les colonnes.

Explication

Le tableau périodique est organisé en 7 périodes et 18 familles, avec un classement par numéro atomique croissant. La masse atomique et le rayon atomique ne constituent pas le critère général de classement.

Explication

Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons, donc son nombre d’électrons est égal à $Z$. Pour $Z=17$, la configuration doit donc être construite avec $17$ électrons.

Explication

La perte d’électrons laisse un excès de charge positive et produit un cation, tandis que le gain d’électrons produit un anion. Dans les deux cas, l’atome tend à atteindre une configuration électronique plus stable, souvent celle d’un gaz rare.

Explication

Le principe d’Aufbau impose le remplissage progressif des orbitales selon leur énergie croissante afin d’obtenir l’état fondamental le plus stable. La répartition des spins parallèles relève de la règle de Hund, tandis que l’interdiction des quadruplets identiques relève de Pauli.

Explication

Pour un cation du bloc d, les électrons de la couche $ns$ sont retirés avant ceux de la sous-couche $(n-1)d$. La proximité de la sous-couche dans la configuration écrite ne change pas cet ordre de formation du cation.

Explication

Le nombre quantique principal $n$ caractérise principalement la couche, le niveau d’énergie et l’étendue de l’orbitale. La forme de l’orbitale relève du nombre quantique secondaire $l$.

Explication

Le principe de Pauli interdit que deux électrons d’un même atome aient les quatre mêmes nombres quantiques. Deux électrons peuvent toutefois occuper la même orbitale si leurs spins sont opposés.