QCM : Introduction à la structure atomique et périodique — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle partie de l’atome contient les protons et les neutrons et porte l’essentiel de sa masse ?

La couche de valence
L’orbitale externe
Le nuage électronique
Le noyau atomique

Le noyau atomique

Explication

Le noyau atomique est la région centrale dense qui contient les nucléons et concentre l’essentiel de la masse. Le nuage électronique contient les électrons, mais pas la masse principale.

2. Quand un atome est-il électriquement neutre ?

Quand le nombre de neutrons est égal au nombre de protons
Quand le nombre de masse est égal au numéro atomique
Quand le nombre de protons est égal au nombre d’électrons
Quand le nombre de neutrons est égal au nombre d’électrons

Quand le nombre de protons est égal au nombre d’électrons

Explication

Un atome est neutre lorsque les charges positives des protons compensent exactement les charges négatives des électrons. Les neutrons n’interviennent pas dans la neutralité électrique.

3. Comment définit-on des isotopes d’un même élément ?

Ils ont le même nombre de neutrons mais un nombre de protons différent
Ils ont le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différent
Ils ont le même nombre de masse mais un numéro atomique différent
Ils ont le même nombre d’électrons mais une charge différente

Ils ont le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différent

Explication

Des isotopes appartiennent au même élément car ils possèdent le même numéro atomique, donc le même nombre de protons. Ils se distinguent par un nombre de neutrons différent.

4. Dans ce cours, quel rapport entre neutrons et protons caractérise un isotope radioactif ?

Un rapport égal à 2
Un rapport égal à 1
Un rapport voisin de 1,5
Un rapport inférieur à 1

Un rapport voisin de 1,5

Explication

Le cours indique qu’un isotope est radioactif lorsque le rapport n/p est proche de 1,5. Un rapport égal à 1 correspond plutôt à un isotope stable.

5. Quel est l’intérêt médical principal des radioisotopes ?

Suivre et localiser des processus biologiques grâce à leur rayonnement
Bloquer la formation des neutrons dans l’organisme
Remplacer les électrons dans les liaisons chimiques
Augmenter la masse atomique des tissus

Suivre et localiser des processus biologiques grâce à leur rayonnement

Explication

Les radioisotopes servent de traceurs car leur rayonnement caractéristique permet de suivre un trajet ou une activité dans l’organisme. Ils ne sont pas utilisés pour modifier la masse atomique des tissus.

6. Pourquoi l’iode radioactif est-il utilisé pour analyser le fonctionnement de la thyroïde ?

Parce qu’il se fixe uniquement sur les os
Parce qu’il remplace le sodium dans le sang
Parce que l’iode est nécessaire à la formation des hormones thyroïdiennes
Parce qu’il produit des neutrons dans la glande

Parce que l’iode est nécessaire à la formation des hormones thyroïdiennes

Explication

La thyroïde utilise l’iode pour fabriquer ses hormones, ce qui rend l’iode radioactif utile pour l’étude de son fonctionnement. Les autres propositions ne correspondent pas au rôle biologique de l’iode.

7. Que décrit la fonction d’onde associée à un électron dans l’atome ?

La probabilité de présence de l’électron dans l’espace
La charge du noyau atomique
La masse exacte de l’électron
Le nombre total de neutrons

La probabilité de présence de l’électron dans l’espace

Explication

La fonction d’onde permet de calculer, via son carré, la probabilité de présence de l’électron. Elle ne donne pas une position exacte, mais une description probabiliste.

8. Que signifie l’idée d’énergie quantifiée pour l’électron dans l’atome ?

L’énergie dépend uniquement du nombre de neutrons
L’électron ne peut prendre que certaines valeurs d’énergie
L’énergie de l’électron est identique à celle du noyau
L’électron peut prendre n’importe quelle énergie continue

L’électron ne peut prendre que certaines valeurs d’énergie

Explication

Dans l’atome, l’électron n’occupe que des niveaux d’énergie bien déterminés. L’énergie n’est donc pas continue, mais discrétisée en valeurs autorisées.

9. Quel nombre quantique définit la sous-couche électronique et la forme des orbitales ?

Le nombre quantique azimutal l
Le nombre quantique de spin s
Le nombre quantique principal n
Le nombre quantique magnétique m

Le nombre quantique azimutal l

Explication

Le nombre quantique azimutal l détermine la sous-couche et la forme des orbitales. Le nombre n fixe la couche, tandis que m indique l’orientation.

10. Combien d’électrons au maximum peut contenir une couche de rang n selon la relation donnée ?

n^2
2n^2
n+2
2n

2n^2

Explication

Le cours indique que le nombre maximal d’électrons dans une couche de rang n est 2n^2. Cette relation exprime la capacité totale des sous-couches de cette couche.

11. Que désigne une période dans le tableau périodique des éléments ?

Une suite d’éléments classés uniquement par masse atomique croissante
Une colonne verticale regroupant des éléments de même valence
Une ligne horizontale correspondant au remplissage progressif des couches électroniques
Un ensemble d’éléments possédant tous le même nombre de neutrons

Une ligne horizontale correspondant au remplissage progressif des couches électroniques

Explication

Une période est une ligne horizontale du tableau périodique et elle correspond au remplissage progressif des couches électroniques. Les colonnes verticales, elles, sont les familles.

12. À partir de quelle période l’orbitale d intervient-elle dans le remplissage du tableau périodique ?

À partir de la 6ème période
À partir de la 3ème période
À partir de la 4ème période
À partir de la 2ème période

À partir de la 4ème période

Explication

Le cours indique qu’à partir de la 4ème période, l’orbitale d intervient dans le remplissage. L’orbitale f n’apparaît qu’à partir de la 6ème période.

13. Quel est l’ordre correct de remplissage initial des orbitales selon l’énergie croissante ?

1s, 2p, 2s, 3s, 3p
1s, 2s, 2p, 3s, 3p
1s, 2s, 3s, 2p, 3p
2s, 1s, 2p, 3s, 3p

1s, 2s, 2p, 3s, 3p

Explication

Le remplissage suit l’énergie croissante et commence par 1s, puis 2s, puis 2p, puis 3s et 3p. Les autres propositions mélangent l’ordre des sous-couches.

14. Pourquoi l’orbitale 4s se remplit-elle avant l’orbitale 3d ?

Parce que 3d ne peut accueillir qu’un seul électron
Parce que 3d n’existe qu’à partir de la 6ème période
Parce que 4s appartient à la couche K
Parce que 4s est de plus faible énergie que 3d

Parce que 4s est de plus faible énergie que 3d

Explication

Le principe de stabilité impose d’occuper d’abord les orbitales les moins énergétiques, et le cours précise que 4s est plus faible en énergie que 3d. Les autres réponses confondent énergie, capacité et période.

15. Que prévoit la règle de Hund pour des orbitales de même énergie ?

Les électrons se répartissent toujours par paires de spins opposés
Les électrons s’apparient immédiatement dans la première orbitale disponible
Les électrons remplissent d’abord les orbitales de plus grande énergie
Les électrons occupent d’abord un maximum d’orbitales avant de s’apparier

Les électrons occupent d’abord un maximum d’orbitales avant de s’apparier

Explication

La règle de Hund impose de placer d’abord les électrons célibataires dans le maximum d’orbitales de même énergie avant tout appariement. C’est l’idée centrale de l’occupation des cases quantiques.

16. Comment doivent être représentés deux électrons dans une même case quantique ?

Avec des charges opposées
Avec des spins identiques
Avec des spins opposés
Avec des nombres quantiques principaux différents

Avec des spins opposés

Explication

Deux électrons dans une même orbitale doivent avoir des spins opposés, ce qui se traduit par deux flèches en sens inverse. Des spins identiques dans la même case seraient incompatibles avec le modèle présenté.

17. Quelle configuration électronique correspond au sodium ionisé en Na⁺ ?

1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
1s² 2s² 2p⁶ 3s²
1s² 2s² 2p⁵
1s² 2s² 2p⁶

1s² 2s² 2p⁶

Explication

Le sodium perd un électron pour former Na⁺ et atteint ainsi la configuration stable 1s² 2s² 2p⁶. Cette configuration est celle du gaz noble précédent.

18. Quel ion se forme lorsqu’un atome de fluor gagne un électron ?

Ne
Na⁺
F⁻
F⁺

F⁻

Explication

Le fluor gagne un électron pour compléter sa couche externe et forme l’anion F⁻. Na⁺ est un cation, tandis que Ne est un atome neutre.

19. Comment évolue le rayon atomique lorsque l’on descend dans une colonne du tableau périodique ?

Il devient nul
Il reste constant
Il diminue
Il augmente

Il augmente

Explication

La taille atomique augmente de haut en bas dans une colonne, car le nombre de couches électroniques augmente. C’est une tendance périodique classique.

20. Comment varie l’électronégativité de gauche à droite dans une période ?

Elle augmente
Elle devient identique à la masse atomique
Elle ne change pas
Elle diminue

Elle augmente

Explication

L’électronégativité augmente de gauche à droite dans une période. Le fluor est indiqué comme l’élément le plus électronégatif, ce qui illustre cette tendance.

21. Quel caractère magnétique correspond à un atome dont les spins des électrons sont équilibrés ?

La stabilité isotopique
Le paramagnétisme
Le diamagnétisme
L’ionisation facile

Le diamagnétisme

Explication

Un atome diamagnétique a des spins équilibrés, ce qui correspond à l’absence de moments magnétiques nets liés à des électrons non appariés. Le paramagnétisme, au contraire, est lié à la présence d’électrons non appariés.

22. Quel trait caractérise un atome paramagnétique ?

L’absence totale de moment magnétique
La présence d’une couche de valence complète
Un gain systématique d’électrons
La présence d’électrons non appariés

La présence d’électrons non appariés

Explication

Le paramagnétisme est associé à des électrons non appariés, qui rendent l’atome sensible au champ magnétique. Une couche externe complète correspond plutôt à une grande stabilité, comme chez les gaz nobles.

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Mémorisez les réponses avec 22 flashcards sur Introduction à la structure atomique et périodique.

Noyau atomique — composition ?

Protons et neutrons

Proton — charge ?

Charge positive $+e$

Neutron — charge ?

Charge nulle

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