QCM : Premiers modèles de l’atome — 23 questions

Explication

En 1869, Mendeleïev introduit le tableau périodique en classant les éléments selon leur masse atomique. La découverte de l’électron relève de Thomson, tandis que celle du noyau est associée ultérieurement à Rutherford.

Explication

En 1897, Thomson découvre l’électron et propose le premier modèle subatomique. Le modèle planétaire fondé sur le noyau est associé à Rutherford en 1912.

Explication

La découverte du noyau conduit Rutherford à proposer un modèle planétaire de l’atome en 1912. Le modèle globulaire est associé à Thomson et ne repose pas sur un noyau identifié.

Explication

Un atome est constitué d’un noyau entouré d’un cortège électronique contenant Z électrons, ce qui correspond à l’état neutre. Un déséquilibre entre charges positives et négatives caractérise plutôt un ion.

Explication

Les nucléons sont les protons et les neutrons qui constituent le noyau atomique. Les électrons appartiennent au cortège électronique et ne sont donc pas des nucléons.

Explication

Le nombre de masse est la somme du nombre de protons et du nombre de neutrons, donc $A = Z + N = 11 + 12 = 23$. La valeur 11 correspond au nombre de protons et la valeur 12 au nombre de neutrons.

Explication

La cohésion du noyau est assurée par la force nucléaire forte, qui agit sur une très courte portée et dépasse largement les interactions électrostatiques et gravitationnelles. L’interaction électrostatique tend au contraire à repousser les protons chargés positivement.

Explication

La mole mesure une quantité de matière définie par un nombre d’entités égal à celui des atomes présents dans 12 g de carbone 12. L’unité de masse atomique, et non la mole, sert à exprimer une masse à l’échelle atomique.

Explication

Le nombre d’Avogadro vaut $6{,}02205 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$. L’unité $\mathrm{mol^{-1}}$ indique une quantité d’entités par mole, tandis qu’un nombre d’entités pris isolément est sans unité.

Explication

L’unité de masse atomique est définie comme $1/12$ de la masse d’un atome de carbone 12 et vaut $1{,}66057 \times 10^{-27}\ \mathrm{kg}$. La mole concerne une quantité de matière, tandis qu'u est une unité de masse.

Explication

La masse molaire d’un élément est une moyenne pondérée donnée par $M = \sum_i x_i M_i$, où chaque masse molaire isotopique est pondérée par son abondance naturelle. Une simple somme des masses ne tient pas compte des proportions isotopiques.

Explication

La théorie classique prévoit qu’un électron accéléré rayonne continûment, perd son énergie et tombe sur le noyau, ce qui rend l’atome instable. L’idée d’échanges par valeurs discrètes appartient à une description quantique et ne correspond pas à cette prédiction classique.

Explication

L’étude du spectre de l’hydrogène en 1885, notamment la série de Balmer, a révélé des raies distinctes et donc un spectre discontinu. Un spectre continu ne rendrait pas compte de ces raies séparées.

Explication

Une onde lumineuse est une onde électromagnétique composée d’un champ électrique et d’un champ magnétique. Elle ne se réduit donc ni à une onde mécanique ni à un champ électrique isolé.

Explication

La théorie de Maxwell rend compte de phénomènes ondulatoires comme la réflexion, la réfraction, les interférences et la diffraction. Elle ne suffit pas à expliquer le rayonnement du corps noir ni l’effet photoélectrique, qui conduisent à la physique quantique.

Explication

En 1900, Planck propose que les échanges d’énergie du rayonnement se font par quanta, c’est-à-dire selon des valeurs quantifiées. La variation continue de l’énergie correspond à l’hypothèse classique remise en cause par cette théorie.

Explication

En 1905, Einstein explique l’effet photoélectrique en introduisant une lumière constituée de photons. Une onde classique seule ne rend pas compte des caractéristiques de cet effet, notamment de l’échange discret d’énergie.

Explication

L’énergie d’un quantum est proportionnelle à la fréquence et s’écrit $E = h\nu = \hbar\omega$, avec $\omega = 2\pi\nu$. Les autres relations utilisent une dépendance inverse, des additions ou des facteurs incorrects.

Explication

Le photon est une particule de masse nulle et de charge électrique nulle. Il ne possède donc ni masse positive ni charge électrique, même s’il transporte de l’énergie.

Explication

Un spectre d’émission apparaît lorsque la matière se désexcite et libère de l’énergie sous forme de rayonnement. L’absorption correspond au contraire à un gain d’énergie par la matière et peut produire un spectre d’absorption.

Explication

La relation de Ritz utilise deux entiers tels que $p>n$, ce qui permet de décrire les raies associées aux niveaux concernés. L’égalité entre les deux nombres annulerait la différence entre les termes inverses et ne décrirait pas une raie spectrale.

Explication

Le postulat de Bohr impose une quantification du moment cinétique, ce qui conduit à des rayons et à des énergies atomiques déterminés par le nombre quantique $n$. L’idée d’une variation continue des orbites ne correspond pas à cette quantification.

Explication

L’énergie du photon associé à une transition vérifie $\Delta E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$, ce qui relie directement l’énergie, la fréquence et la longueur d’onde. La relation proposée avec $h\lambda/c$ inverse incorrectement la dépendance entre énergie et longueur d’onde.