QCM : Orbitales atomiques hydrogénoïdes (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que désigne la densité de probabilité de présence de l’électron en un point ?

La probabilité, par unité de volume, de trouver l’électron autour de ce point
L’énergie associée à l’électron dans un état donné
La distance entre le noyau et la position moyenne de l’électron
La probabilité totale de trouver l’électron dans tout l’espace

La probabilité, par unité de volume, de trouver l’électron autour de ce point

Explication

Cette densité indique la probabilité de trouver l’électron dans un petit volume autour du point, rapportée à l’unité de volume. La probabilité dans tout l’espace est une quantité globale, et non une densité en un point.

2. Quelle condition doit satisfaire une fonction d’onde normée pour décrire l’électron dans tout l’espace ?

La probabilité de présence de l’électron dans tout l’espace vaut 1
La densité de probabilité a la même valeur en chaque point de l’espace
L’énergie de l’électron vaut 1 dans chaque région de l’espace
La probabilité de présence est nulle au voisinage du noyau

La probabilité de présence de l’électron dans tout l’espace vaut 1

Explication

La normalisation impose que la probabilité de présence de l’électron, intégrée sur tout l’espace, soit égale à 1. Une densité uniforme n’est pas requise pour satisfaire cette condition.

3. Quelle caractéristique décrit une orbitale de type s ?

Sa fonction d’onde dépend de trois orientations et l’orbitale possède un plan nodal
Sa partie angulaire varie selon l’axe choisi et l’orbitale est en forme de deux lobes
Sa fonction d’onde ne dépend que de la distance radiale et l’orbitale est sphérique
Son nombre quantique azimutal vaut 1 et son nombre quantique magnétique prend trois valeurs

Sa fonction d’onde ne dépend que de la distance radiale et l’orbitale est sphérique

Explication

Pour une orbitale s, le nombre quantique azimutal vaut l=0l=0 et le nombre magnétique vaut ml=0m_l=0, ce qui rend la partie angulaire constante et l’orbitale sphérique. La description par trois orientations et un nombre quantique azimutal égal à 1 correspond aux orbitales p.

4. Quelle propriété de symétrie caractérise une orbitale p par rapport à son axe et à son plan nodal ?

Elle est de révolution autour de son axe et antisymétrique par rapport au plan nodal perpendiculaire
Elle est sphérique autour du noyau et symétrique par rapport à tout plan passant par celui-ci
Elle est de révolution autour du plan nodal et symétrique par rapport à son axe
Elle est antisymétrique autour de son axe et de révolution autour du plan nodal

Elle est de révolution autour de son axe et antisymétrique par rapport au plan nodal perpendiculaire

Explication

Une orbitale p présente une symétrie de révolution autour de son axe et une antisymétrie par rapport au plan nodal qui lui est perpendiculaire. Une orbitale sphérique correspond plutôt à la symétrie d’une orbitale s.

5. Que représente le nombre quantique magnétique $m_l$ pour une orbitale d ?

Il fixe le nombre quantique principal minimal de l’orbitale.
Il indique l’énergie de l’orbitale en fonction du numéro atomique.
Il distingue les cinq parties angulaires possibles de l’orbitale.
Il détermine le nombre de nœuds radiaux de l’orbitale.

Il distingue les cinq parties angulaires possibles de l’orbitale.

Explication

Pour une orbitale d, $l=2$ et $m_l$ peut prendre cinq valeurs, de $-2$ à $+2$, correspondant à cinq parties angulaires différentes. Le nombre de nœuds radiaux dépend plutôt de $n$ et de $l$, et non de $m_l$.

6. Comment varie l’extension spatiale d’une orbitale hydrogénoïde lorsque le numéro atomique ZZ augmente ?

Elle augmente, car l’électron est moins attiré par le noyau.
Elle varie selon mlm_l, sans dépendre de la charge nucléaire.
Elle diminue, car l’attraction du noyau devient plus forte.
Elle reste constante, car elle dépend seulement du nombre quantique principal.

Elle diminue, car l’attraction du noyau devient plus forte.

Explication

Une augmentation de ZZ renforce l’attraction nucléaire et réduit l’extension spatiale de l’orbitale. La variation de l’extension avec le nombre quantique principal ne décrit pas l’effet de ZZ.

7. Quel est le rôle de la densité de probabilité radiale dans la description d’un électron ?

Indiquer la direction dans laquelle la probabilité de présence de l’électron est maximale
Déterminer la forme angulaire de l’orbitale à partir des nombres quantiques l et m_l
Décrire la probabilité de trouver l’électron à une distance donnée du noyau, sans préciser la direction
Décrire la probabilité de trouver l’électron dans un volume donné autour d’un point précis

Décrire la probabilité de trouver l’électron à une distance donnée du noyau, sans préciser la direction

Explication

La densité radiale décrit la probabilité de présence en fonction de la distance au noyau, indépendamment de la direction. La densité de probabilité en un point concerne plutôt la probabilité par unité de volume autour de ce point.

8. De quelles variables dépend la partie radiale de la fonction d’onde orbitale ?

De la distance au noyau rr et des nombres quantiques l,mll,m_l
Des angles θ,φ\theta,\varphi et des nombres quantiques l,mll,m_l
Des angles θ,φ\theta,\varphi et des nombres quantiques n,mln,m_l
De la distance au noyau rr et des nombres quantiques n,ln,l

De la distance au noyau $$r$$ et des nombres quantiques $$n,l$$

Explication

La partie radiale varie avec la distance au noyau et dépend des nombres quantiques principal nn et azimutal ll. Les angles et mlm_l caractérisent plutôt la partie angulaire de la fonction d’onde.

9. Quelle différence distingue les orbitales s et p quant à leur partie angulaire et à leur nombre de valeurs possibles de mlm_l ?

Les orbitales s et p ont une partie angulaire constante, mais leurs parties radiales dépendent de valeurs différentes de mlm_l.
Les orbitales s et p ont trois parties angulaires distinctes, mais seule l’orbitale s admet plusieurs valeurs de mlm_l.
La partie angulaire des orbitales s varie selon trois valeurs de mlm_l, tandis que celle des orbitales p est constante avec ml=0m_l=0.
La partie angulaire des orbitales s est constante avec ml=0m_l=0, tandis que celle des orbitales p varie selon trois valeurs de mlm_l.

La partie angulaire des orbitales s est constante avec $$m_l=0$$, tandis que celle des orbitales p varie selon trois valeurs de $$m_l$$.

Explication

Pour une orbitale s, ml=0m_l=0 et la partie angulaire est constante ; pour une orbitale p, mlm_l peut valoir −1,0,+1-1,0,+1, ce qui correspond à trois parties angulaires différentes. L’idée que l’orbitale p aurait une partie angulaire constante inverse ces caractéristiques.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Orbitales atomiques hydrogénoïdes.

Dans un atome monoélectronique, que représente la fonction d’onde YY ?

La densité électronique.

Que mesure la densité de probabilité de présence en un point ?

La probabilité par unité de volume de trouver l’électron autour de ce point.

Quelle est la valeur de ll pour une orbitale s ?

l=0l=0.

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