QCM : Introduction à la structure et la liaison en chimie — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle partie de l’atome porte la masse principale et une charge positive ?

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

Le noyau atomique

Explication

Le noyau concentre la masse de l’atome et contient les protons et les neutrons, ce qui lui donne une charge positive globale. Le nuage électronique porte surtout les électrons et les propriétés chimiques.

2. Que représente une orbitale atomique ?

Une couche contenant toujours deux électrons
Une trajectoire circulaire imposée à l’électron
Une zone de l’espace où la probabilité de présence de l’électron est maximale
Une sous-couche définie par le nombre de protons

Une zone de l’espace où la probabilité de présence de l’électron est maximale

Explication

Une orbitale est définie comme une région de l’espace autour du noyau où la probabilité de trouver l’électron est maximale. Ce n’est pas une trajectoire fixe.

3. Que fixe le nombre quantique magnétique m pour une sous-couche donnée ?

La charge du noyau
L’orientation spatiale de l’orbitale
La nature chimique de l’élément
Le nombre total d’électrons de l’atome

L’orientation spatiale de l’orbitale

Explication

Le nombre quantique magnétique m détermine l’orientation spatiale de l’orbitale dans l’espace. Il ne fixe ni la charge ni le nombre d’électrons.

4. Combien d’électrons au maximum une orbitale peut-elle contenir ?

Un nombre variable sans limite
Six électrons
Deux électrons de même spin
Deux électrons de spins opposés

Deux électrons de spins opposés

Explication

Une orbitale peut contenir au maximum deux électrons, à condition qu’ils aient des spins opposés. C’est une conséquence du principe de Pauli.

5. Quel principe impose que deux électrons d’un même triplet (n, l, m) aient des spins différents ?

La règle de Hund
La règle de Klechkowski
La règle du duet
Le principe de Pauli

Le principe de Pauli

Explication

Le principe de Pauli interdit à deux électrons d’avoir exactement les mêmes quatre nombres quantiques ; dans une même case, ils doivent donc avoir des spins opposés. Hund concerne d’abord le remplissage des cases dégénérées.

6. Dans la configuration électronique, quelle règle demande de placer d’abord des électrons célibataires dans des cases différentes d’une même sous-couche ?

La règle de Klechkowski
La règle de l’octet
Le principe de Pauli
La règle de Hund

La règle de Hund

Explication

La règle de Hund impose de remplir d’abord séparément les orbitales de même énergie avec des électrons célibataires. L’appariement ne vient qu’ensuite.

7. Qu’est-ce qui caractérise un groupe du tableau périodique ?

Des éléments dont les noyaux ont la même masse
Des éléments situés sur la même ligne
Des éléments ayant le même nombre d’électrons de valence
Des éléments ayant le même nombre atomique

Des éléments ayant le même nombre d’électrons de valence

Explication

Les éléments d’un même groupe ont généralement le même nombre d’électrons sur leur couche externe, ce qui explique leurs ressemblances chimiques. Une période correspond au contraire à une ligne.

8. À quoi correspond un bloc du tableau périodique ?

À la forme de l’atome
Au nombre de neutrons du noyau
À la masse atomique croissante
Au type de sous-couche occupée par la dernière orbitale

Au type de sous-couche occupée par la dernière orbitale

Explication

Les blocs s, p, d et f sont définis par le type de sous-couche dans laquelle se place la dernière orbitale occupée. Ce n’est pas lié directement à la masse ou au nombre de neutrons.

9. Que désigne l’électronégativité ?

Le nombre d’électrons dans la couche K
La capacité d’un atome à perdre un neutron
La tendance d’un atome à former un ion négatif uniquement
L’aptitude d’un atome à attirer vers lui le doublet de liaison

L’aptitude d’un atome à attirer vers lui le doublet de liaison

Explication

L’électronégativité est la capacité d’un atome engagé dans une liaison à attirer le doublet liant vers lui. Elle ne se confond pas avec le nombre d’électrons d’une couche.

10. Quel est l’ordre d’électronégativité indiqué pour ces éléments ?

Cl > N > O > F
N ≈ O > Cl > F
O > F > Cl > N
F > O > N ≈ Cl

F > O > N ≈ Cl

Explication

Le fluor est le plus électronégatif, suivi de l’oxygène, puis de l’azote et du chlore qui sont approximativement voisins. Les autres ordres inversent au moins une de ces relations.

11. Qu’est-ce qu’une liaison covalente normale ?

Une attraction électrostatique entre un cation et un anion
Un don des deux électrons de la liaison par un seul atome
Une mise en commun d’une paire d’électrons apportée par deux atomes
Un transfert complet d’électrons d’un atome vers un autre

Une mise en commun d’une paire d’électrons apportée par deux atomes

Explication

Une liaison covalente normale correspond au partage d’une paire d’électrons entre deux atomes. La liaison de coordination, elle, provient du don des deux électrons par un seul atome.

12. Quel type de recouvrement conduit à une liaison pi ?

Un recouvrement axial des orbitales
Un recouvrement avec un doublet non liant
Un recouvrement entre deux orbitales s
Un recouvrement latéral des orbitales p

Un recouvrement latéral des orbitales p

Explication

Une liaison π résulte d’un recouvrement latéral, généralement entre orbitales p. Le recouvrement axial produit au contraire une liaison σ.

13. Que permet de vérifier la règle du duet pour l’hydrogène ?

Que l’hydrogène doit respecter 8 électrons sur sa couche externe
Que l’hydrogène forme toujours une liaison de coordination
Que l’hydrogène tend à être entouré de 2 électrons
Que l’hydrogène peut dépasser 8 électrons grâce aux orbitales d

Que l’hydrogène tend à être entouré de 2 électrons

Explication

La règle du duet indique que l’hydrogène cherche à atteindre 2 électrons autour de lui, comme l’hélium. La règle de l’octet concerne surtout les éléments de la 2e période.

14. Dans PCl5, quelle idée explique la possibilité d’avoir plus de 8 électrons autour du phosphore ?

L’impossibilité de former cinq liaisons simples
La règle du duet appliquée au phosphore
Le respect strict de l’octet sans exception
L’hypervalence à partir de la 3e période

L’hypervalence à partir de la 3e période

Explication

Le phosphore appartient à la 3e période et peut dépasser 8 électrons autour de lui : c’est l’hypervalence. Cela permet de représenter PCl5 avec cinq liaisons simples.

15. Que compare principalement la théorie RPEV pour prévoir la géométrie d’une molécule ?

Le nombre total de neutrons dans le noyau central
La répulsion entre les doublets d’électrons de valence
La différence d’électronégativité entre les atomes
La masse atomique des atomes liés

La répulsion entre les doublets d’électrons de valence

Explication

La théorie RPEV repose sur la répulsion électrostatique entre les doublets de valence, qui se placent de façon à la minimiser. C’est cette répartition qui détermine la géométrie moléculaire.

16. Quel est l’ordre correct d’importance des répulsions pour un même angle ?

Doublet non liant–doublet non liant > doublet non liant–liaison > liaison–liaison
Doublet non liant–liaison > doublet non liant–doublet non liant > liaison–liaison
Liaison–liaison > doublet non liant–liaison > doublet non liant–doublet non liant
Les trois répulsions sont toujours équivalentes

Doublet non liant–doublet non liant > doublet non liant–liaison > liaison–liaison

Explication

En RPEV, les répulsions décroissent ainsi : doublet non liant–doublet non liant > doublet non liant–liaison > liaison–liaison. Les doublets non liants occupent plus de volume et repoussent davantage.

17. Que donne la combinaison linéaire d’orbitales atomiques dans le modèle des orbitales moléculaires ?

Des orbitales moléculaires uniquement liantes
Autant d’orbitales moléculaires que d’orbitales atomiques de départ
Deux orbitales moléculaires seulement, quelle que soit la molécule
Une seule orbitale moléculaire pour toutes les orbitales atomiques

Autant d’orbitales moléculaires que d’orbitales atomiques de départ

Explication

La méthode LCAO produit autant d’orbitales moléculaires que d’orbitales atomiques combinées. On obtient à la fois des orbitales liantes et anti-liantes.

18. Comment calcule-t-on l’ordre de liaison dans un modèle d’orbitales moléculaires ?

N = (nombre d’électrons liants − nombre d’électrons anti-liants) / 2
N = différence d’électronégativité entre les deux atomes
N = nombre total d’électrons / 2
N = nombre d’électrons anti-liants − nombre d’électrons liants

N = (nombre d’électrons liants − nombre d’électrons anti-liants) / 2

Explication

L’ordre de liaison est donné par la formule N = (n − n*) / 2, où n est le nombre d’électrons liants et n* celui des électrons anti-liants. Plus N est grand, plus la liaison est stable.

19. Combien d’orbitales hybrides sp3 sont obtenues à partir d’une orbitale s et de trois orbitales p ?

Quatre orbitales hybrides sp3
Trois orbitales hybrides sp2
Cinq orbitales hybrides sp3
Deux orbitales hybrides sp

Quatre orbitales hybrides sp3

Explication

L’hybridation sp3 mélange une orbitale s et trois orbitales p pour former quatre orbitales hybrides équivalentes. Elles s’orientent vers les sommets d’une géométrie tétraédrique.

20. Pourquoi la liaison π n’est-elle pas comptée comme contribution à l’hybridation ?

Parce que la liaison π est toujours plus forte qu’une liaison σ
Parce que l’hybridation concerne les recouvrements σ et les doublets non liants
Parce que toute liaison multiple est forcément exclue de la géométrie moléculaire
Parce que la liaison π provient d’une orbitale s pure

Parce que l’hybridation concerne les recouvrements σ et les doublets non liants

Explication

Dans ce cours, l’hybridation concerne les orbitales impliquées dans les recouvrements σ et les doublets non liants. Les recouvrements π sont exclus, car ils proviennent d’orbitales p non hybridées.

21. Quelle hybridation du carbone dans le méthane conduit à quatre orbitales équivalentes orientées vers les sommets d’un tétraèdre ?

Hybridation sp
Absence d’hybridation
Hybridation sp2
Hybridation sp3

Hybridation sp3

Explication

Dans CH4, le carbone adopte une hybridation sp3 qui mélange une orbitale s et trois orbitales p pour former quatre orbitales équivalentes. Elles sont orientées tétraédriquement avec un angle d’environ 109°28.

22. Pourquoi une liaison π ne participe-t-elle pas à l’hybridation dans ce modèle ?

Parce qu’elle provient d’un recouvrement axial des orbitales hybrides
Parce qu’elle implique toujours une orbitale s non hybridée
Parce qu’elle correspond à une liaison de coordination
Parce qu’elle résulte d’un recouvrement latéral d’orbitales p non hybrides

Parce qu’elle résulte d’un recouvrement latéral d’orbitales p non hybrides

Explication

Dans ce modèle, seules les contributions aux liaisons σ et les doublets non liants participent à l’hybridation. La liaison π provient d’un recouvrement latéral d’orbitales p restées non hybrides.

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Mémorisez les réponses avec 22 flashcards sur Introduction à la structure et la liaison en chimie.

Atome — définition ?

Partie la plus petite d’un élément neutre.

Noyau atomique — localisation ?

Centre de l’atome, chargé positivement.

Nuage électronique — rôle ?

Contient les électrons, propriétés chimiques.

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