QCM : Évolution du modèle atomique (37 questions)

Explication

Le principe d’exclusion de Pauli interdit à deux électrons d’un même atome d’avoir les quatre nombres quantiques identiques. Deux électrons d’une même orbitale peuvent toutefois partager n, l et m, en se distinguant par leur spin.

Explication

La règle de Hund favorise l’occupation séparée d’un maximum d’orbitales de même sous-couche avant l’appariement des spins. Le remplissage selon l’énergie croissante relève du principe d’Aufbau, et non de Hund.

Explication

La fonction d’onde décrit l’état ondulatoire de l’électron, tandis que son carré représente la densité de probabilité de présence. Il ne s’agit ni d’une trajectoire classique ni directement de l’énergie totale.

Explication

L’écran fluorescent rend visibles les impacts et permet de mesurer les déviations des particules alpha. La plaque photographique et le spectromètre ne correspondent pas au dispositif décrit pour cette expérience.

Explication

Dalton affirme que chaque type d’atome possède des propriétés particulières et que les atomes peuvent se combiner pour former des molécules. Les noyaux, les orbites permises et les électrons libres appartiennent à des modèles atomiques ultérieurs.

Explication

Selon l’électromagnétisme classique, une charge accélérée en mouvement circulaire émet un rayonnement et perd progressivement de l’énergie. L’électron finirait alors par tomber sur le noyau, contrairement à la stabilité observée des atomes.

Explication

Pour Planck, l’énergie est échangée par paquets discrets correspondant à des multiples entiers d’un quantum minimal. Cette hypothèse s’oppose à une variation continue de l’énergie échangée.

Explication

La dualité onde-corpuscule associe à l’électron des propriétés d’onde et de particule, dans le cadre de la mécanique quantique. Une trajectoire classique parfaitement définie ne rend pas compte de cette description quantique.

Explication

Les orbitales $np$ existent dès $n=2$, sont trois et présentent une forme en sablier orientée suivant les axes x, y et z. Les cinq orbitales et les formes plus complexes caractérisent plutôt la sous-couche d.

Explication

La série de Balmer comprend des raies dans le domaine visible, tandis que Lyman se situe dans l’ultraviolet et Paschen dans l’infrarouge. Les autres séries citées appartiennent également à des domaines non identiques au visible.

Explication

Démocrite propose une conceptualisation de l’atome vers 400 av. J.-C. John Dalton formule une théorie atomique beaucoup plus tard, en 1803.

Explication

La probabilité élémentaire est obtenue en multipliant la densité de probabilité $\Psi^2$ par le volume infinitésimal $dV$. Les autres expressions ne correspondent pas à la relation entre densité et probabilité locale.

Explication

Le triplet $\{n,l,m\}$ caractérise une orbitale et l’état énergétique permis correspondant. Le nombre quantique de spin distingue ensuite les deux électrons pouvant occuper cette orbitale.

Explication

La relation de Ritz-Rydberg utilise deux entiers positifs, dont le premier est supérieur au second, conformément à la condition $p>q$. Des entiers nuls ou négatifs ne satisfont pas les conditions de la relation.

Explication

En 1913, Niels Bohr propose un modèle quantique dans lequel les électrons peuvent occuper des orbites permises. Le modèle planétaire de Rutherford date de 1911 et ne repose pas sur cette idée d’orbites quantifiées.

Explication

Pour Démocrite, l’atome est une petite particule insécable et l’univers comprend aussi du vide. L’idée d’une structure composée de particules subatomiques appartient aux modèles modernes et contredit cette conception ancienne.

Explication

Un gaz pur excité à faible pression émet des raies fines et intenses qui forment un spectre discontinu propre à sa composition. Un spectre continu ne présente pas cette séparation en raies caractéristiques.

Explication

Le principe d’Aufbau décrit le remplissage progressif des orbitales en commençant par les niveaux d’énergie les plus faibles. La règle de Hund concerne plutôt la répartition des électrons dans des orbitales de même sous-couche.

Explication

Sur une orbite permise, l’électron occupe un état stationnaire stable et ne rayonne pas. Un changement d’orbite peut en revanche être associé à une absorption ou à une émission d’énergie.

Explication

L’énergie absorbée correspondant exactement à l’écart entre deux orbites permet à l’électron d’atteindre l’orbite supérieure, avant un retour accompagné d’une émission. Une transition vers un niveau inférieur est donc liée ici à l’émission, et non à l’absorption.

Explication

Le noyau est une région très massive et positive, capable de repousser les particules alpha positives. Un noyau neutre ou négatif n’expliquerait pas cette répulsion électrostatique.

Explication

Un modèle scientifique se construit à partir d’observations et de mesures, permet des prédictions testables, puis est validé ou remplacé si des faits restent inexpliqués. La simple succession d’opinions et de mémorisation ne constitue pas une démarche de modélisation scientifique.

Explication

Le photon est un grain d’énergie associé au rayonnement lumineux et il est dépourvu de masse. Une particule matérielle massive ne correspond donc pas à cette définition du photon.

Explication

Selon Dalton, une réaction chimique redistribue les atomes présents dans les corps initiaux pour former une organisation différente. La division des atomes en particules plus petites relève des découvertes et modèles ultérieurs.

Explication

John Dalton formule sa théorie atomique en 1803. La date de 1897 correspond à la proposition du modèle de Thomson après la découverte de l’électron.

Explication

Les orbitales $nd$ apparaissent pour $n\ge3$ et sont au nombre de cinq, avec les notations liées à leurs orientations et formes. Trois orbitales correspondent à la sous-couche p, tandis qu’une orbitale sphérique correspond à la sous-couche s.

Explication

Le modèle de Thomson représente la charge positive comme une substance diffuse dans laquelle les électrons peuvent se déplacer sur des orbites stabilisées par les interactions électriques. La charge positive concentrée dans un noyau caractérise plutôt le modèle de Rutherford.

Explication

La règle de Klechkowski classe les orbitales selon la valeur croissante de $n+l$, puis favorise le plus petit $n$ en cas d’égalité. Un nombre azimutal plus grand ne constitue donc pas le critère de priorité dans cette situation.

Explication

Bohr admet uniquement les orbites pour lesquelles le moment cinétique est quantifié, c’est-à-dire multiple de $\frac{h}{2\pi}$. L’idée d’un rayon et d’un moment cinétique continus correspond plutôt à une description classique de type Rutherford.

Explication

Le principe d’incertitude empêche de connaître exactement certaines grandeurs comme la position et conduit à décrire une probabilité de présence. Une orbite géométrique précise appartient aux anciens modèles classiques ou semi-classiques, pas à cette description quantique.

Explication

La faible fréquence des déviations indique que l’atome est presque entièrement vide, à environ 99,99 %. La masse et la charge positive sont au contraire concentrées dans une petite région centrale.

Explication

La lumière est une onde électromagnétique formée d’oscillations des champs électrique et magnétique, pouvant se propager dans le vide. Elle ne nécessite donc pas un milieu matériel comme une onde mécanique.

Explication

La relation $E=\frac{hc}{\lambda}$ montre qu’à fréquence constante l’énergie varie en sens inverse de la longueur d’onde. Une longueur d’onde plus courte correspond donc à une énergie plus grande.

Explication

J. J. Thomson est associé à la découverte de l’électron et des isotopes, notamment grâce au spectromètre de masse. La découverte du noyau est liée à Rutherford, tandis que les orbites permises sont associées à Bohr.

Explication

La série de Balmer correspond à $q=2$ dans la classification des séries spectrales de l’hydrogène. La valeur $q=1$ désigne Lyman, tandis que $q=3$ désigne Paschen.

Explication

Une orbitale accueille au maximum deux électrons ayant les mêmes nombres $n$, $l$ et $m$, mais des spins opposés. La possibilité de plusieurs orientations du spin ne signifie donc pas qu’une orbitale puisse contenir quatre électrons.

Explication

L’énergie totale de l’électron dans l’hydrogène est proportionnelle à $-\frac{1}{n^2}$. Le signe négatif indique des états liés, tandis que les autres dépendances proposées ne correspondent pas à cette relation.