QCM : CM2 — 21 questions

Explication

Le nombre quantique $m_s$ décrit l’état de spin de l’électron et prend les deux valeurs $+\frac{1}{2}$ et $-\frac{1}{2}$. Les nombres $n$, $l$ et $m_l$ caractérisent l’orbitale, ce qui distingue leur rôle de celui de $m_s$.

Explication

La convention du modèle des cases quantiques associe une flèche vers le bas à $m_s=-\frac{1}{2}$. Une flèche vers le haut représente au contraire $m_s=+\frac{1}{2}$.

Explication

La règle de Hund favorise l’occupation séparée du maximum d’orbitales dégénérées par des électrons de spins identiques avant l’appariement. La formation immédiate de doublets dans une même orbitale correspond à la confusion classique avec cette règle.

Explication

Le principe de Pauli interdit à deux électrons d’un même atome d’avoir simultanément les quatre nombres quantiques identiques. Deux électrons d’une même orbitale peuvent toutefois partager trois nombres quantiques et se distinguer par leurs spins opposés.

Explication

Une orbitale définie par $n$, $l$ et $m_l$ peut contenir au plus deux électrons, dont les spins sont nécessairement opposés. Cette limite découle du principe d’exclusion de Pauli.

Explication

En 1869, Mendeleïev établit une classification de 64 éléments, introduisit les familles chimiques et conserva des cases vides pour des éléments encore inconnus. L’ordre selon le numéro atomique appartient à la classification périodique moderne.

Explication

La classification moderne ordonne les éléments selon leur numéro atomique $Z$ croissant, et leur position est liée à leur configuration électronique. La masse atomique caractérisait certaines classifications anciennes, mais elle ne constitue pas le critère moderne.

Explication

Une ligne du tableau périodique est une période, tandis qu’une colonne est une famille ou un groupe. Inverser ces deux termes conduit à confondre l’organisation horizontale et verticale du tableau.

Explication

Les éléments d’une même colonne possèdent la même configuration électronique de valence, ce qui explique la similarité de leurs propriétés chimiques. Ils peuvent toutefois avoir des numéros atomiques, des masses et un nombre total d’électrons différents.

Explication

Les blocs s, p et d correspondent respectivement aux orbitales s, p et d en cours de remplissage. La période, et non le bloc, indique principalement la valeur de n.

Explication

La troisième période correspond au remplissage des orbitales 3s et 3p, ce qui donne huit éléments. Selon la règle de Klechkowski, 3d se remplit après 4s et n’appartient donc pas à cette période.

Explication

Les lanthanides regroupent quatorze éléments allant du cérium au lutécium, placés après le lanthane et avant le hafnium. L’intervalle actinium-rutherfordium correspond aux actinides.

Explication

Les actinides sont quatorze éléments allant du thorium au lawrencium, situés entre l’actinium et le rutherfordium. Les lanthanides occupent l’intervalle situé entre le lanthane et le hafnium.

Explication

La règle de l’octet associe une stabilité importante à une couche de valence $ns^2np^6$, soit huit électrons. La structure $1s^2$ correspond au duet stable de l’hélium.

Explication

Les atomes tendent à gagner ou à perdre des électrons afin d’adopter la configuration électronique du gaz rare le plus proche. Modifier les protons ou les neutrons change l’identité ou l’isotope de l’atome, pas sa simple configuration ionique.

Explication

Les gaz rares sont très inertes parce que leur couche de valence est saturée à huit électrons, tandis que l’hélium est stable avec $1s^2$. Leur faible réactivité ne provient ni d’un noyau dépourvu de charges ni d’une tendance à gagner facilement des électrons.

Explication

La perte d’électrons laisse une charge positive et forme un cation, tandis que le gain d’électrons produit une charge négative et forme un anion. Les variations de protons ou de neutrons concernent le noyau et ne définissent pas ces ions.

Explication

La formation d’un cation $q^+$ s’effectue en retirant $q$ électrons de l’orbitale d’énergie la plus élevée. Pour un anion $q^-$, on ajoute au contraire $q$ électrons.

Explication

Dans Ti, les deux électrons 4s sont retirés avant les électrons 3d, ce qui laisse deux électrons dans 3d. La configuration de $mathrm{Ti}^{2+}$ est donc celle indiquée dans la réponse correcte.

Explication

Le rayon atomique correspond à la plus grande distance où la densité radiale de probabilité de présence d’un électron, notamment externe, est maximale. Il ne se définit donc ni par l’électron le plus énergétique ni par le diamètre entier du nuage.

Explication

Le rayon atomique diminue régulièrement de gauche à droite dans une période et augmente lorsqu’on descend dans une famille. Cette évolution combine l’augmentation de l’attraction nucléaire effective sur une période et l’ajout de couches électroniques en descendant.