Flashcards : Modèle quantique et classification périodique — 88 cartes

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1Question

Qu'est-ce qu'un atome ?

Réponse

Le constituant fondamental de la matière avec un noyau et un nuage électronique.

2Question

Que contient le noyau d'un atome ?

Réponse

Z protons chargés +e et N neutrons sans charge.

3Question

Que contient le nuage électronique d'un atome neutre ?

Réponse

Z électrons chargés −e.

4Question

Quelle est la valeur de la charge élémentaire e ?

Réponse

e=1,602×1019 Ce=1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{C}.

5Question

Qu'est-ce qui définit un élément chimique ?

Réponse

Le même nombre de protons Z dans le noyau.

6Question

Quelle différence caractérise les isotopes d'un élément ?

Réponse

Ils ont le même Z mais un nombre de neutrons différent.

7Question

Quels sont les isotopes de l'hydrogène ?

Réponse

Protium, deutérium et tritium.

8Question

Qu'est-ce qu'un ion ?

Réponse

Une entité chargée avec un nombre de protons différent des électrons.

9Question

Comment le modèle ondulatoire décrit-il la lumière ?

Réponse

Comme une onde électromagnétique.

10Question

Comment le modèle corpusculaire décrit-il la lumière ?

Réponse

Comme un ensemble de photons.

11Question

Quelle relation relie la vitesse, la longueur d'onde et la fréquence de la lumière dans le vide ?

Réponse

c=λν=2,998×108 ms1c=\lambda\nu=2{,}998\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}.

12Question

Quelles sont les longueurs d'onde approximatives de la lumière visible ?

Réponse

Entre 400 et 800 nm.

13Question

Où se situent les longueurs d'onde de l'infrarouge par rapport à la lumière visible ?

Réponse

Au-delà de 800 nm.

14Question

Où se situent les longueurs d'onde de l'ultraviolet par rapport à la lumière visible ?

Réponse

En dessous de 400 nm.

15Question

Quelle formule donne l'énergie d'un photon selon Max Planck (1900) ?

Réponse

E=hν=hcλE=h\nu=\frac{hc}{\lambda} avec h=6,626×1034 Jsh=6{,}626\times10^{-34}\ \mathrm{J\,s}.

16Question

Qui a donné la formule de l'énergie d'un photon en 1900 ?

Réponse

Max Planck, 1900.

17Question

Quelle est la formule de la relation de Rydberg pour l'atome d'hydrogène ?

Réponse

1λ=RH(1n21p2)\frac{1}{\lambda}=R_H\left(\frac{1}{n^2}-\frac{1}{p^2}\right) avec p>np>n.

18Question

Quelle est la valeur de la constante de Rydberg RHR_H ?

Réponse

RH=1,097×107 m1R_H=1{,}097\times10^7\ \mathrm{m^{-1}}.

19Question

Que décrit le modèle de Bohr pour l'atome d'hydrogène ?

Réponse

L'électron sur des orbites circulaires d'énergies quantifiées.

20Question

Comment se produisent les changements d'orbite selon le modèle de Bohr ?

Réponse

Par absorption ou émission d'un photon.

21Question

Quelle est la formule du rayon de Bohr rnr_n ?

Réponse

rn=n2a0r_n=n^2a_0 avec a0=52,92 pma_0=52{,}92\ \mathrm{pm}.

22Question

Quelle est la formule de l'énergie de l'électron EnE_n dans le modèle de Bohr ?

Réponse

En=E0n2E_n=-\frac{E_0}{n^2} avec E0=13,60 eVE_0=13{,}60\ \mathrm{eV}.

23Question

Que se passe-t-il lors d'une absorption électronique ?

Réponse

L'électron monte vers un niveau d'énergie supérieur.

24Question

Qu'accompagne l'émission lors d'une transition électronique ?

Réponse

La descente de l'électron vers un niveau d'énergie inférieur.

25Question

Qu'interdit le principe d'incertitude d'Heisenberg concernant l'électron ?

Réponse

Il interdit de connaître simultanément avec précision la position et la quantité de mouvement de l'électron.

26Question

Quelle formule relie la longueur d'onde λ\lambda à la quantité de mouvement pp selon de Broglie ?

Réponse

λ=hp\lambda=\frac{h}{p} relie la longueur d'onde à la quantité de mouvement.

27Question

Que décrit une fonction d'onde ψ\psi en mécanique quantique ?

Réponse

Elle décrit la probabilité de présence de l'électron autour du noyau.

28Question

Comment est définie une orbitale atomique ?

Réponse

C'est la représentation spatiale de la zone de probabilité de présence d'un électron.

29Question

Que fournit la résolution de l'équation de Schrödinger ?

Réponse

Elle fournit une fonction d'onde ψ\psi et l'énergie EE associée.

30Question

Quels nombres quantiques décrivent complètement une orbitale atomique ?

Réponse

Les nombres quantiques nn, ll et mlm_l décrivent complètement une orbitale atomique.

31Question

Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique secondaire ll ?

Réponse

Il prend les valeurs de 0 à n1n-1.

32Question

À quelles sous-couches correspondent les valeurs l=0,1,2,3l=0,1,2,3 ?

Réponse

Elles correspondent aux sous-couches s, p, d et f respectivement.

33Question

Qu'impose le nombre quantique principal n à l'électron ?

Réponse

Il caractérise la couche quantique et le niveau d’énergie.

34Question

Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique principal n ?

Réponse

Il est un entier strictement positif.

35Question

Que définit le nombre quantique secondaire l ?

Réponse

Il définit la sous-couche d’une couche n.

36Question

À quelles sous-couches correspondent les valeurs l = 0, 1, 2 et 3 ?

Réponse

Elles correspondent respectivement aux sous-couches s, p, d et f.

37Question

Que définit le nombre quantique magnétique orbitalaire ml ?

Réponse

Il définit les orbitales d’une sous-couche.

38Question

Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique magnétique orbitalaire ml ?

Réponse

Il prend des valeurs entières entre −l et +l, soit 2l+1 valeurs.

39Question

Par quels nombres quantiques une orbitale atomique est-elle décrite ?

Réponse

Par le triplet n, l et ml.

40Question

Quelle formule donne l'énergie d'un état quantique dans l'atome d'hydrogène ?

Réponse

En=E0n2E_n=-\frac{E_0}{n^2} avec E0=13,60 eVE_0=13,60\ \mathrm{eV}.

41Question

Quelle est la valeur de E0E_0 dans la formule de l'énergie de l'atome d'hydrogène ?

Réponse

E0=13,60 eVE_0=13,60\ \mathrm{eV}.

42Question

Comment s'appellent les états quantiques de même énergie dans l'atome d'hydrogène ?

Réponse

Ils sont dits dégénérés.

43Question

Que caractérise le nombre quantique magnétique de spin msm_s ?

Réponse

Le spin de l'électron.

44Question

Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique magnétique de spin msm_s ?

Réponse

+1/2 ou −1/2.

45Question

Par quels nombres quantiques une spin-orbitale est-elle définie ?

Réponse

Par nn, ll, mlm_l et msm_s.

46Question

Que représente une spin-orbitale ?

Réponse

Un électron dans une orbitale atomique.

47Question

Quelle est la forme factorisée de la fonction d'onde de l'atome d'hydrogène ?

Réponse

ψn,l,ml(r,θ,ϕ)=Rn,l(r)×Yl,ml(θ,ϕ)\psi_{n,l,m_l}(r,\theta,\phi) = R_{n,l}(r) \times Y_{l,m_l}(\theta,\phi)

48Question

Que détermine la partie radiale Rn,l(r)R_{n,l}(r) de l'orbitale ?

Réponse

La variation avec la distance au noyau et l'extension spatiale.

49Question

Que détermine la partie angulaire Yl,ml(θ,ϕ)Y_{l,m_l}(\theta,\phi) de l'orbitale ?

Réponse

La forme et la dépendance angulaire de l'orbitale.

50Question

Comment varie l'extension spatiale à ll fixé quand nn augmente ?

Réponse

L'extension spatiale augmente.

51Question

Comment varie l'extension spatiale à nn fixé quand ll augmente ?

Réponse

L'extension spatiale diminue.

52Question

Quelle symétrie possèdent les orbitales s ?

Réponse

Une symétrie sphérique.

53Question

Quelle est la forme des orbitales p ?

Réponse

Deux lobes opposés séparés par un plan nodal perpendiculaire à leur axe principal.

54Question

Sur quels axes se développent les orbitales d dz2d_{z^2} et dx2y2d_{x^2-y^2} ?

Réponse

Elles se développent sur les axes principaux.

55Question

Qu'est-ce que la charge nucléaire effective Zeff ?

Réponse

Zeff modélise l'attraction ressentie par un électron après l'écran des autres électrons.

56Question

Quelle est la formule de la charge nucléaire effective Zeff ?

Réponse

Zeff = Z - σ.

57Question

Selon qui la charge nucléaire effective Zeff est-elle définie ?

Réponse

John C. Slater.

58Question

De quelles variables dépendent les énergies dans un atome polyélectronique ?

Réponse

Les énergies dépendent de n et l.

59Question

Quelles orbitales restent dégénérées dans un atome polyélectronique ?

Réponse

Celles de mêmes n et l restent dégénérées par rapport à ml.

60Question

Comment varie l'énergie pour une même valeur de n ?

Réponse

L'énergie augmente avec l.

61Question

Comment varie l'énergie pour une même valeur de l ?

Réponse

L'énergie augmente avec n.

62Question

Que précise la configuration électronique ?

Réponse

La répartition des électrons dans les orbitales avec le spin de chaque électron.

63Question

Qu'imposent les règles de Klechkowski pour le remplissage des orbitales ?

Réponse

Le remplissage suit l'ordre croissant de n+l, puis de n si n+l est égal.

64Question

Quelle restriction impose le principe de Pauli aux électrons d'un même atome ?

Réponse

Ils ne peuvent pas avoir les quatre mêmes nombres quantiques n, l, ml et ms.

65Question

Comment Hund décrit-il l'occupation des orbitales dégénérées ?

Réponse

On occupe d'abord le maximum d'orbitales avec des spins parallèles avant d'apparier.

66Question

Combien d'électrons peuvent contenir les sous-couches s, p, d et f ?

Réponse

Respectivement 2, 6, 10 et 14 électrons.

67Question

Quelles sont les exceptions principales à la règle de Klechkowski ?

Réponse

Le chrome et le cuivre avec des sous-couches d demi-remplie ou complète.

68Question

Quelle est la première étape pour former un cation à partir d'un atome neutre ?

Réponse

Retirer d'abord les électrons les plus externes, notamment 4s avant 3d.

69Question

Quelle différence existe-t-il entre électrons de cœur et électrons de valence ?

Réponse

Les électrons de cœur sont internes et non liés, les valence sont externes et chimiques.

70Question

Comment varie le rayon atomique dans une période et une colonne du tableau périodique ?

Réponse

Il diminue de gauche à droite, augmente brutalement au changement de période et en descendant une colonne.

71Question

Quelle est l'échelle d'électronégativité la plus utilisée depuis 1932 ?

Réponse

L'échelle de Pauling.

72Question

Quelle est la valeur de référence de l'électronégativité de l'hydrogène selon Pauling ?

Réponse

χP(H) = 2,20.

73Question

Comment varie généralement l'électronégativité dans la classification périodique ?

Réponse

Elle croît de la gauche vers la droite et du bas vers le haut.

74Question

Où apparaissent des irrégularités dans la variation de l'électronégativité ?

Réponse

Entre les périodes 3 et 4 à partir de la colonne 13.

75Question

Pourquoi les gaz nobles ne sont-ils pas associés à une électronégativité ?

Réponse

Parce qu'ils ne forment généralement pas de liaisons.

76Question

Qu'est-ce qu'une liaison covalente selon Lewis ?

Réponse

Une mise en commun d’une ou plusieurs paires d’électrons de valence entre deux atomes.

77Question

Qu'impose une liaison de coordination entre atome donneur et accepteur ?

Réponse

L'atome donneur fournit les deux électrons du doublet partagé et l'accepteur a une lacune électronique.

78Question

Que désigne la valence d’un élément chimique ?

Réponse

Le nombre usuel de liaisons chimiques qu’il peut former.

79Question

Quelle valence ont généralement les gaz nobles ?

Réponse

Ils ont généralement une valence nulle.

80Question

Quelle valence ont généralement H, O et C ?

Réponse

H est monovalent, O divalent, C tétravalent.

81Question

Que stipule la règle de l’octet selon Lewis ?

Réponse

Les atomes s’entourent de quatre doublets électroniques sauf H et He qui s’entourent d’un seul doublet.

82Question

Quelle est la formule de la charge formelle d’un atome ?

Réponse

CF=NvNnl12NpartageˊsCF=N_v-N_{nl}-\frac{1}{2}N_{partagés}

83Question

Quelles étapes suivent la construction d’une structure de Lewis ?

Réponse

Compter électrons de valence, placer liaisons simples, compléter octets périphériques, placer doublets restants sur atome central, vérifier octet et charges formelles.

84Question

Qu'affirme la théorie VSEPR concernant les paires électroniques autour d'un atome central ?

Réponse

Elles s'arrangent pour minimiser les répulsions électrostatiques.

85Question

Que signifie la formule VSEPR AXmEn ?

Réponse

Elle indique m ligands X liés à A et n entités non liantes E.

86Question

Quelle géométrie moléculaire correspond à AX4E0 selon VSEPR ?

Réponse

La géométrie tétraédrique à 109,5°.

87Question

Pourquoi les angles de liaison dans CH4, NH3 et H2O diffèrent-ils ?

Réponse

Parce que les doublets non liants sont plus répulsifs que les liants.

88Question

Comment évolue l'angle X-P-X dans la série PX3 quand l'électronégativité diminue ?

Réponse

Il augmente de 97,8° pour PF3 à 102° pour PI3.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 64 questions sur Modèle quantique et classification périodique.

1. Quelle description caractérise correctement un atome neutre ?

2. Quelle répartition des particules correspond à un atome neutre dont le noyau contient ZZ protons et NN neutrons ?

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