QCM : Modèle de Lewis et structure atomique (36 questions)

Explication

Le numéro atomique $Z$ est égal au nombre de protons du noyau. $18$ correspondrait à un nombre de neutrons, $35$ à un nombre de masse possible, et $16$ ne reprend pas le nombre de protons indiqué.

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par $N=A-Z$, donc $N=39-19=20$. $58$ provient d’une addition, $19$ reprend la valeur de $Z$, et $-20$ inverse la soustraction.

Explication

Les atomes et les ions ayant le même numéro atomique, donc le même nombre de protons, appartiennent au même élément. Une différence de charge traduit une différence du nombre d’électrons, pas de l’élément.

Explication

Un atome neutre possède autant de protons que d’électrons : 12 protons impliquent donc 12 électrons. Les réponses 11 et 13 correspondent à un déséquilibre de charge, tandis que 24 confond le total des nucléons avec le nombre d’électrons.

Explication

Chaque électron est caractérisé par quatre nombres quantiques : $n$, $l$, $m_l$ et $m_s$. Les lettres $s, p, d$ désignent des sous-couches, et $Z$ n’est pas l’un des quatre nombres quantiques de l’électron.

Explication

Une couche électronique regroupe les électrons ayant le même nombre quantique principal $n$; des valeurs différentes de $l$ peuvent donc correspondre à des sous-couches différentes d’une même couche. Confondre couche et sous-couche conduit à les séparer à tort.

Explication

La capacité maximale est donnée par $2(2l+1)$. Pour $l=2$, on obtient $2(2\times2+1)=10$ électrons; 5 oublie le facteur 2, 6 correspond à $l=1$ et 14 à $l=3$.

Explication

Pour $4s$, $n+l=4+0=4$; pour $3d$, $n+l=3+2=5$. La règle donne priorité à la somme $n+l$ la plus faible, donc $4s$ se remplit d’abord.

Explication

La règle de stabilité décrit la tendance des atomes à remplir leur couche de valence et à atteindre la configuration du gaz noble le plus proche. Conserver une couche incomplète ou viser le gaz noble le plus éloigné ne correspond pas à cette règle.

Explication

Les atomes peuvent se stabiliser en formant des ions ou en s’associant à d’autres atomes pour former des molécules. Modifier le noyau ou éliminer tous les électrons ne fait pas partie de ces deux voies.

Explication

Un atome à couche de valence non saturée peut gagner ou perdre des électrons pour obtenir la configuration électronique d’un gaz noble et former un ion monoatomique stable. Les deux réponses limitées à un seul sens oublient l’autre possibilité, tandis que le partage décrit une association.

Explication

Une molécule est une entité polyatomique de charge totale nulle. Les ions polyatomiques, contrairement aux molécules, portent une charge positive ou négative.

Explication

Une liaison covalente est assurée par la mise en commun d’électrons de valence entre des atomes. Des électrons de cœur ne fondent pas cette liaison, et un transfert d’électrons correspond à un autre mécanisme.

Explication

Dans le modèle de Lewis, seuls les électrons de valence participent aux liaisons covalentes; les électrons de cœur ne sont pas pris en compte. Inclure ces derniers ou les remplacer par des protons confond les constituants considérés.

Explication

Un doublet liant est mis en commun entre deux atomes, alors qu’un doublet non-liant ne l’est pas. Inverser les noms ou assimiler un doublet à une liaison multiple confond des notions distinctes.

Explication

Une liaison triple met en commun six électrons et se représente par le symbole ≡. Une liaison double correspond à quatre électrons, tandis qu’une liaison simple en met deux en commun.

Explication

La charge formelle compare les électrons de valence de l’atome isolé au nombre qui lui est attribué dans la représentation de Lewis. La charge totale de l’ion concerne l’entité entière, les doublets non-liants sont une donnée de calcul et la masse n’intervient pas.

Explication

La formule donne $C_f=N_v-(2N_{DNL}+N_{DL})$, donc $C_f=5-(2\times1+3)=-2$. Compter le doublet non-liant comme un électron mène à une valeur erronée, omettre les doublets liants néglige une partie de l’attribution et additionner les termes inverse le calcul.

Explication

Après le comptage des électrons de valence et leur total, la méthode consiste à en déduire le nombre de doublets, puis à arranger les atomes. Placer les charges formelles intervient à la fin, tandis que la répartition des doublets suit l’arrangement.

Explication

NO possède 11 électrons de valence, ce qui correspond à cinq doublets et un électron célibataire. Le bilan de dix électrons confond NO avec CO, celui de douze électrons avec H₂CO, et l’électron célibataire ne constitue pas un doublet.

Explication

L’électron célibataire fait de NO un radical très réactif. L’idée d’une stabilité accrue inverse le lien indiqué, les doublets liants ne sont pas la cause visée, et un électron célibataire ne signifie pas à lui seul que l’espèce est un ion.

Explication

La structure O=O ne montre aucun électron célibataire et conduit à prévoir le diamagnétisme, tandis que le dioxygène observé est paramagnétique et possède un moment magnétique intrinsèque. Le diamagnétisme confond les deux comportements, le moment nul contredit l’observation et la géométrie concerne une autre limite du modèle.

Explication

Les trois liaisons C–O du carbonate ont expérimentalement la même longueur, égale à 129 pm, contrairement à ce que suggère une représentation de Lewis unique. 143 pm correspond à une liaison simple et 123 pm à une liaison double; trois longueurs différentes reprennent la prédiction inadéquate de cette représentation.

Explication

Les formes mésomères sont des modèles schématiques qui décrivent plus fidèlement la répartition des électrons de valence et des charges; elles n’existent pas réellement. Les conformations et les espèces en équilibre sont des entités réelles, tandis que la géométrie exacte n’est pas ce que ces représentations définissent.

Explication

Les trois formes mésomères du carbonate correspondent à la localisation successive de la double liaison sur chacune des trois liaisons C–O. La maintenir en place ou ne considérer que deux liaisons ne fournit pas les trois formes; déplacer une charge seule ne décrit pas le procédé indiqué.

Explication

Dans le carbonate, la délocalisation répartit équitablement les deux charges négatives sur les trois atomes d’oxygène. Les concentrer sur un seul oxygène ou sur deux oxygènes ne rend pas compte de cette répartition; placer une charge sur le carbone attribue la charge au mauvais atome.

Explication

Un système conjugué se caractérise par des électrons délocalisés sur plusieurs atomes. Une liaison localisée limite les électrons à deux atomes, le déplacement d’un atome décrit une modification géométrique, et un doublet isolé n’implique pas à lui seul une conjugaison.

Explication

Les électrons d’un système conjugué sont délocalisés sur l’ensemble des atomes qui participent à la conjugaison. Se limiter aux atomes chargés ou à une seule liaison réduit à tort cette délocalisation, tandis que tous les atomes de la molécule ne participent pas nécessairement au système.

Explication

La conjugaison stabilise une molécule, et cette stabilisation augmente avec l’étendue de la conjugaison : P est donc davantage stabilisée que Q. L’inversion attribue le bénéfice à la molécule moins conjuguée, et la planéité ne remplace pas l’effet lié à l’étendue du système.

Explication

Ronald Gillespie a proposé cette méthode en 1957 pour expliquer la géométrie des molécules et des ions. Pauling est associé à d’autres travaux sur les liaisons, Dalton à la théorie atomique et Lewis à la représentation des électrons de valence.

Explication

La méthode VSEPR prévoit que les paires électroniques s’écartent autant que possible afin de minimiser les répulsions électrostatiques. Les doublets ne se rapprochent pas pour renforcer les liaisons, et leur disposition n’ignore pas les répulsions ni ne dépend seulement de l’identité des atomes liés.

Explication

Dans AXₚE_q, le nombre de directions de doublets est p+q : ici, 3+2=5. Compter uniquement X donne trois, compter uniquement E donne deux, et soustraire ces quantités n’est pas la règle de la notation.

Explication

L’électronégativité est une grandeur empirique qui quantifie l’aptitude d’un atome à attirer les électrons lors de la formation d’une liaison covalente. La cession d’électrons correspond à une autre idée, tandis que le nombre d’électrons de valence et la charge globale ne définissent pas cette grandeur.

Explication

Dans une période, l’électronégativité augmente avec le numéro atomique Z ; dans une colonne, elle diminue avec Z. L’inversion des tendances, leur application identique aux deux directions ou une baisse dans les deux directions ne respecte pas cette règle périodique.

Explication

Quand des atomes différents partagent une liaison et que les électrons sont attirés vers l’atome le plus électronégatif, la liaison est polaire. Une liaison homonucléaire réunit des atomes identiques, la liaison apolaire implique une répartition homogène, et la liaison ionique correspond à une autre catégorie.

Explication

La liaison est covalente polaire lorsque $0,4<\Delta\chi<1,7$ ; une différence de $1,2$ appartient à cet intervalle. La catégorie apolaire correspond à une différence inférieure à $0,4$, et la catégorie ionique à une différence supérieure à $1,7$.