QCM : Orbitales atomiques hydrogénoïdes (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que représente la densité électronique en un point M de l’espace ?

La probabilité volumique de présence de l’électron au voisinage de M
La probabilité de trouver l’électron à une distance donnée du noyau
La probabilité cumulée de présence de l’électron dans tout l’atome
L’énergie associée à l’électron lorsqu’il se trouve en M

La probabilité volumique de présence de l’électron au voisinage de M

Explication

La densité électronique décrit la probabilité volumique de présence de l’électron en un point donné. La probabilité à une distance du noyau, sans distinction de direction, correspond plutôt à la densité de probabilité radiale.

2. Pour déterminer la probabilité de trouver un électron à une distance donnée du noyau sans préciser sa direction, quelle grandeur faut-il utiliser ?

La densité volumique normalisée, qui ne dépend pas de la distance au noyau
La densité électronique en un point, qui dépend de la position considérée
La fonction angulaire, qui donne la probabilité intégrée sur tout l’espace
La densité de probabilité radiale, définie par Dn,l(r)=r2Rn,l2(r)D_{n,l}(r)=r^2R_{n,l}^2(r) et exprimée en Å⁻¹

La densité de probabilité radiale, définie par $$D_{n,l}(r)=r^2R_{n,l}^2(r)$$ et exprimée en Å⁻¹

Explication

La densité radiale décrit la probabilité de présence à une distance donnée du noyau, quelle que soit la direction, et s’exprime en Å⁻¹. La densité électronique en un point dépend de la position précise et ne répond donc pas à cette question sans tenir compte de la direction.

3. Pour un nombre quantique secondaire l=2l=2, quelles valeurs peut prendre le nombre quantique magnétique mlm_l ?

Les entiers de −1 à +1, soit trois valeurs
Les entiers de −2 à +2, soit cinq valeurs
Les entiers de −2 à +1, soit quatre valeurs
Les entiers de 0 à 2, soit trois valeurs

Les entiers de −2 à +2, soit cinq valeurs

Explication

Pour une valeur donnée de ll, mlm_l prend toutes les valeurs entières de −l-l à +l+l, soit 2l+12l+1 valeurs. L’intervalle de 0 à ll omet les valeurs négatives et ne respecte pas cette règle.

4. Quelle forme exprime la séparation de la fonction d’onde en une partie radiale et une partie angulaire ?

Ψn,l,ml=Rn,l(r)Yl,ml(θ,φ)\Psi_{n,l,m_l}=R_{n,l}(r)Y_{l,m_l}(\theta,\varphi)
Ψn,l,ml=Rn,l(r)+Yl,ml(θ,φ)\Psi_{n,l,m_l}=R_{n,l}(r)+Y_{l,m_l}(\theta,\varphi)
Ψn,l,ml=Rl,ml(r)Yl,n(θ,φ)\Psi_{n,l,m_l}=R_{l,m_l}(r)Y_{l,n}(\theta,\varphi)
Ψn,l,ml=Rn,l(r)Yn,ml(θ,φ)\Psi_{n,l,m_l}=R_{n,l}(r)Y_{n,m_l}(\theta,\varphi)

$$\Psi_{n,l,m_l}=R_{n,l}(r)Y_{l,m_l}(\theta,\varphi)$$

Explication

La fonction d’onde est le produit de la partie radiale Rn,l(r)R_{n,l}(r) et de la partie angulaire Yl,ml(θ,φ)Y_{l,m_l}(\theta,\varphi). Une somme de ces parties ne représente pas la séparation indiquée.

5. Que désigne une région nodale dans une orbitale s ?

Une région où la fonction d’onde conserve une valeur constante non nulle
Une surface où la partie angulaire de la fonction d’onde change d’orientation
Une zone où la densité électronique atteint nécessairement son maximum
Un ensemble de points où la fonction d’onde s’annule en changeant de signe

Un ensemble de points où la fonction d’onde s’annule en changeant de signe

Explication

Une région nodale rassemble les points où la fonction d’onde s’annule et change de signe. Une région de densité maximale ne définit pas un nœud, car celui-ci correspond à l’annulation de la fonction d’onde.

6. À partir de quelle valeur du nombre quantique principal les orbitales p existent-elles ?

À partir de n=3n=3
À partir de n=4n=4
À partir de n=2n=2
À partir de n=1n=1

À partir de $$n=2$$

Explication

Les orbitales p correspondent à l=1l=1 et existent pour n≥2n\geq 2. La valeur n=3n=3 marque le début des orbitales d, qui correspondent à l=2l=2.

7. Dans une orbitale hydrogénoïde, quel est le rôle du nombre quantique secondaire ll par rapport au nombre magnétique mlm_l ?

Il détermine la symétrie ou la forme, tandis que mlm_l précise l’orientation.
Il détermine l’extension spatiale, tandis que mlm_l fixe l’énergie.
Il détermine le nombre de nœuds radiaux, tandis que mlm_l fixe la symétrie sphérique.
Il détermine l’énergie, tandis que mlm_l précise la distance moyenne au noyau.

Il détermine la symétrie ou la forme, tandis que $$m_l$$ précise l’orientation.

Explication

Le nombre quantique secondaire ll caractérise la symétrie ou la forme de l’orbitale, alors que mlm_l en précise l’orientation ou intervient dans certaines superpositions. L’extension spatiale dépend plutôt de nn et de ZZ, et non de ll seul.

8. Pour une orbitale réelle telle que l=2l=2 et ml≠0m_l\neq 0, quelle forme de symétrie est attendue ?

Une symétrie sphérique autour du noyau
Une forme à quatre lobes situés dans un même plan
Une forme classée dans la catégorie « autre »
Une symétrie axiale autour de l’axe z

Une forme à quatre lobes situés dans un même plan

Explication

Lorsque l=2l=2 et ml≠0m_l\neq 0, l’orbitale réelle présente quatre lobes dans un même plan. La symétrie axiale correspond plutôt à l=2l=2 avec ml=0m_l=0.

9. Pour une orbitale hydrogénoïde réelle avec l≥1l\geq 1, en quoi l’orientation associée à ml=0m_l=0 diffère-t-elle de celle obtenue par superposition de plusieurs valeurs de mlm_l ?

La première forme quatre lobes dans un plan, tandis que la seconde supprime toute orientation définie.
La première dépend de la partie radiale, tandis que la seconde dépend du nombre quantique principal.
La première est orientée selon l’axe x, tandis que la seconde impose une symétrie sphérique.
La première est orientée selon l’axe z, tandis que la seconde peut correspondre à une autre orientation.

La première est orientée selon l’axe z, tandis que la seconde peut correspondre à une autre orientation.

Explication

Pour une orbitale hydrogénoïde réelle avec l≥1l\geq 1, la valeur ml=0m_l=0 correspond à une orientation selon l’axe z, tandis qu’une superposition de valeurs de mlm_l peut représenter d’autres orientations. La symétrie sphérique évoquée dans un distracteur ne décrit pas cette différence d’orientation.

10. Pour une orbitale atomique hydrogénoïde, quel effet l’augmentation de ZZ produit-elle sur son extension spatiale et son énergie ?

Elle réduit l’extension spatiale et rend l’énergie plus négative.
Elle augmente l’extension spatiale et rend l’énergie moins négative.
Elle réduit l’extension spatiale et rend l’énergie moins négative.
Elle augmente l’extension spatiale et rend l’énergie plus négative.

Elle réduit l’extension spatiale et rend l’énergie plus négative.

Explication

Une charge nucléaire plus élevée attire davantage l’électron, ce qui réduit l’extension spatiale et abaisse l’énergie, qui est négative. À l’inverse, augmenter nn accroît l’extension et l’énergie, mais ce n’est pas l’effet d’une hausse de ZZ.

11. Pour comparer, à différentes distances du noyau, la probabilité de trouver un électron sans tenir compte de la direction, quelle quantité calcule-t-on à partir de la partie radiale de la fonction d’onde ?

La densité électronique en un point, obtenue à partir du carré de la fonction d’onde complète
La partie angulaire de la fonction d’onde, dépendant de θ\theta et de φ\varphi
La densité de probabilité radiale, Dn,l(r)=r2Rn,l2(r)D_{n,l}(r)=r^2R_{n,l}^2(r)
L’énergie de l’orbitale, déterminée par les nombres quantiques et la charge nucléaire

La densité de probabilité radiale, $$D_{n,l}(r)=r^2R_{n,l}^2(r)$$

Explication

La densité de probabilité radiale combine la partie radiale au facteur r2r^2 et décrit la probabilité en fonction de la distance au noyau, indépendamment de la direction. La densité électronique en un point concerne une position précise dans l’espace plutôt qu’une distance radiale sans direction.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Orbitales atomiques hydrogénoïdes.

Que représente la fonction d’onde Ψ dans un atome mono-électronique ?

La densité électronique.

Qu’est-ce que la densité électronique en un point M ?

La densité volumique de probabilité de présence de l’électron.

Quels nombres quantiques décrivent les orbitales atomiques ?

Le nombre principal nn, le nombre azimutal ll et le nombre magnétique mlm_l.

Voir les flashcards →

Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Orbitales atomiques hydrogénoïdes.

Voir la fiche →

Cours similaires

Fondements des politiques sociales

Atmosphère terrestre et vie

SVT

Intervalles et valeur absolue

Mathématiques

Structure et modèles de l’atome

Physique

Développement des plantes à fleurs

SVT

Organisation fonctionnelle du vivant

SVT

Crée tes propres QCM

Importe ton cours et l'IA génère des QCM avec corrections en 30 secondes.

Générateur de QCM