QCM : Premiers modèles de l’atome — 19 questions

Explication

Lors d’une émission, le photon emporte une énergie positive égale à la valeur absolue de la différence entre les deux niveaux, donc $h\nu=\left|E_{n_1}-E_{n_2}\right|$. La somme des énergies ne représente pas l’écart entre les niveaux concernés.

Explication

Le nombre de masse est la somme des protons et des neutrons : $A = Z + N = 17 + 18 = 35$. La valeur $Z = 17$ désigne seulement le nombre de protons.

Explication

Les modèles classiques conduisent théoriquement à une chute continue de l’électron sur le noyau, ce qui rend l’atome instable et conduit à prévoir un spectre continu. Les spectres discontinus observés ne sont donc pas expliqués par ce cadre classique.

Explication

Le spectre de l’hydrogène, dont la série de Balmer, présente des raies qui révèlent des valeurs discontinues de l’énergie atomique. Cette observation met en difficulté les prédictions continues des modèles classiques.

Explication

L’atome comprend un noyau et un cortège électronique. Le noyau ne représente donc pas à lui seul l’ensemble de l’atome, et les électrons n’en constituent pas les particules nucléaires.

Explication

En 1869, Mendeleïev classait les éléments selon leur masse atomique. Le classement moderne utilise plutôt le numéro atomique, qui correspond au nombre de protons.

Explication

La série de Balmer correspond aux transitions vers $n=2$ et se trouve dans le visible. La série de Lyman appartient à l’ultraviolet, tandis que Paschen et Brackett se situent dans l’infrarouge.

Explication

Des atomes isobares possèdent le même nombre de masse, mais des numéros atomiques différents. Des atomes ayant le même $Z$ et des nombres de neutrons différents sont des isotopes.

Explication

La relation $\lambda = \frac{c}{\nu}$ montre que la longueur d’onde varie inversement avec la fréquence lorsque la célérité reste constante. La période, elle, est directement liée à la longueur d’onde par $\lambda = cT$.

Explication

Dans le modèle de Bohr, le moment cinétique ne peut prendre que certaines valeurs, ce qui autorise des orbites stables et quantifiées. Dans le modèle classique, un électron accéléré rayonnerait progressivement et finirait par tomber sur le noyau.

Explication

Selon Einstein, un photon apporte l’énergie $h\nu$, dont une partie correspond au travail d’extraction et l’autre à l’énergie cinétique de l’électron émis. Les photons sont dépourvus de masse et de charge, contrairement aux électrons.

Explication

En 1912, Rutherford a associé la découverte du noyau à un modèle planétaire de l’atome. Le modèle subatomique lié à l’électron avait été proposé auparavant par Thomson.

Explication

L’énergie d’un quantum vérifie $E = h\nu$, donc elle est proportionnelle à la fréquence. La période et la fréquence sont inversement liées, tandis que la pulsation vérifie $\omega = 2\pi\nu$.

Explication

Thomson a découvert l’électron en 1897 et proposé le premier modèle subatomique. La découverte du noyau et le modèle planétaire sont associés à Rutherford.

Explication

L’absorption exige que l’énergie du photon soit exactement égale à l’écart entre le niveau final et le niveau initial, soit $h\nu=E_{n_2}-E_{n_1}$. Une différence écrite dans l’ordre inverse serait négative alors que l’énergie absorbée est positive.

Explication

Une mole contient $N_A = 6,02205 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ entités élémentaires, en référence au nombre d’atomes présents dans 12 g de carbone 12. Les autres valeurs correspondent à la charge élémentaire, à la masse de l’électron ou à la masse de référence du carbone 12.

Explication

Pour la série de Balmer, les transitions aboutissent au niveau $n=2$, d’où $\frac{1}{\lambda}=R_H\left(\frac{1}{2^2}-\frac{1}{p^2}\right)$ avec $p>2$. Le niveau $n=1$ correspond à la série de Lyman.

Explication

La théorie de Maxwell rend compte de phénomènes ondulatoires comme la réflexion, la réfraction, les interférences et la diffraction, mais elle ne décrit pas le rayonnement du corps noir. La diffraction constitue donc un phénomène expliqué par cette théorie.

Explication

Les relations $r_n=n^2a_0$ et $E_n=-\frac{E_0}{n^2}$ donnent, pour $2n$, un rayon quatre fois plus grand et une énergie quatre fois moins négative. L’énergie des niveaux liés reste négative.