QCM : Structure atomique et liaisons chimiques (33 questions)

Explication

Un atome comprend un noyau positif, des électrons négatifs et une grande proportion d’espace vide, tandis que le noyau concentre l’essentiel de la masse. Confondre l’atome avec le noyau revient donc à exclure les électrons de sa constitution.

Explication

Les éléments d’une même famille possèdent des configurations électroniques de valence similaires, ce qui explique leurs propriétés physiques et chimiques voisines. En revanche, leur nombre de couches électroniques, leur masse et leur charge nucléaire peuvent varier.

Explication

Une liaison simple met en commun un doublet, une liaison double en met deux et une liaison triple en met trois. Le nombre de doublets distingue donc directement ces trois types de liaison.

Explication

Le fer naturel contient $^{57}\mathrm{Fe}$ à 91,6 %, ce qui en fait l’isotope majoritaire dans la composition indiquée. Les autres isotopes cités présentent des abondances nettement plus faibles.

Explication

Le rayon de covalence diminue lorsque la multiplicité de la liaison augmente. Une liaison de multiplicité plus élevée est donc associée à une distance internucléaire plus faible, tandis que la position dans le tableau périodique décrit une autre tendance.

Explication

Un ion est une entité constituée d’un ou de plusieurs atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Un changement du nombre de neutrons concerne plutôt un isotope, tandis que le partage d’électrons décrit une liaison covalente.

Explication

La masse molaire moyenne est une moyenne pondérée des masses isotopiques par leurs abondances en pourcentage, d’où la division par 100. Additionner directement les produits sans cette division utiliserait incorrectement des pourcentages comme des fractions.

Explication

Le principe d’exclusion de Pauli interdit que deux électrons du même atome possèdent les quatre mêmes nombres quantiques. La règle de Hund concerne plutôt l’occupation séparée des orbitales de même énergie avant l’appariement.

Explication

Le carré de la fonction d’onde fournit la probabilité de présence, ou densité électronique, de l’électron. Une fonction d’onde quantique ne décrit pas une trajectoire certaine comme le ferait un modèle classique.

Explication

Lors d’une ionisation positive, l’atome perd d’abord les électrons les plus externes ou ceux qui possèdent l’énergie la plus élevée. Les électrons internes sont généralement plus fortement liés au noyau et ne sont donc pas retirés en premier.

Explication

La dualité onde-particule de l’électron est décrite par la relation de de Broglie $\lambda = \frac{h}{p}$. L’expression $\lambda = hp$ inverse à tort la dépendance entre la longueur d’onde et la quantité de mouvement.

Explication

Le nombre quantique secondaire varie de $0$ à $n-1$ ; pour $n=3$, il vaut donc $0$, $1$ ou $2$. La valeur $l=3$ appartient à la couche $n=4$ ou à une couche supérieure.

Explication

Le nombre quantique principal $n$ est un entier positif qui détermine le rang de la couche et l’énergie de l’électron. La variation de $0$ à $n-1$ concerne $l$, tandis que les deux autres plages décrivent $m$ et $s$.

Explication

Une représentation de Lewis se limite aux électrons de valence : les doublets sont indiqués par des tirets et les électrons célibataires par des points. Elle ne représente donc pas tous les électrons ni les particules du noyau.

Explication

L’énergie associée au défaut de masse est donnée par la relation d’Einstein $\Delta E=\Delta m c^2$. Diviser par $c^2$ ou utiliser une seule puissance de $c$ ne respecte pas cette relation.

Explication

L’énergie d’ionisation augmente de gauche à droite dans une période et de bas en haut dans une famille. Cette tendance ne correspond donc pas à une diminution vers la droite ou vers le haut.

Explication

L’électronégativité mesure l’intensité de l’attraction exercée par un atome sur les électrons liés. L’énergie nécessaire pour arracher un électron est plutôt l’énergie d’ionisation.

Explication

La mole est une unité de quantité de matière définie par un nombre d’entités égal au nombre d’Avogadro. La masse d’une mole relève de la masse molaire, qui est une grandeur différente.

Explication

Le moment dipolaire se calcule avec $\mu = qd$, soit $\mu = (2{,}0 \times 10^{-19})(3{,}0 \times 10^{-10}) = 6{,}0 \times 10^{-29}\,C\cdot m$. L’électronégativité ne fournit pas directement cette valeur numérique.

Explication

Une liaison chimique peut résulter de la mise en commun d’électrons de valence ou de la donation d’un doublet par un seul atome, avec stabilisation énergétique du système. Une liaison ne nécessite ni fusion des noyaux ni transfert de neutrons.

Explication

Dans H₂, les deux atomes identiques attirent également le doublet de liaison, ce qui rend la molécule apolaire. NaCl est décrit comme un réseau d’ions positifs et négatifs plutôt que comme une molécule covalente homonucléaire.

Explication

Dans une liaison de coordination, le doublet liant provient entièrement d’un seul atome donneur et se dirige vers un atome présentant une lacune électronique. Dans une liaison covalente simple classique, chaque atome apporte généralement un électron au doublet partagé.

Explication

Le nombre d’Avogadro vaut $N_A=6,022 \times 10^{23}$ entités par mole. La valeur $1,660 \times 10^{-27}$ correspond à un ordre de grandeur de masse en kilogrammes, pas à un nombre d’entités.

Explication

Le défaut de masse compare la masse totale qu’auraient les nucléons séparés à celle du noyau formé, généralement plus faible. Il ne correspond pas à une différence entre les nombres de protons et de neutrons.

Explication

Le numéro atomique $Z$ correspond au nombre de protons, donc $Z=17$, et le nombre de masse est $A=Z+N=17+18=35$. Prendre 18 pour $Z$ confond le numéro atomique avec le nombre de neutrons.

Explication

Pour une molécule diatomique homonucléaire, le rayon de covalence suit la relation $r_c=\frac{1}{2}d(A-A)$, donc $r_c=0{,}12\ \mathrm{nm}$. La valeur de $0{,}24\ \mathrm{nm}$ correspond à la distance internucléaire entière, et non au rayon.

Explication

La capacité maximale d’une couche est donnée par $2n^2$ ; pour $n=3$, on obtient $2\times 3^2=18$ électrons. La valeur $9$ correspondrait à $n^2$ et ne tient pas compte des deux états de spin possibles.

Explication

Les neutrons favorisent la stabilité par leur interaction attractive, tandis que les protons se repoussent électrostatiquement. Ils ne deviennent pas des particules négatives et ne modifient pas le nombre de protons du noyau.

Explication

Chaque triplet $\left(n,l,m\right)$ définit une orbitale atomique particulière, représentée par une solution mathématique de l’équation de Schrödinger. Le spin n’est pas inclus dans ce triplet, car il est décrit par le quatrième nombre quantique.

Explication

L’énergie d’ionisation correspond à l’énergie minimale nécessaire pour arracher un électron à une espèce gazeuse. L’affinité électronique concerne plutôt la capacité d’une espèce à récupérer un électron.

Explication

La longueur d’une liaison covalente correspond à la distance internucléaire entre les deux atomes, généralement comprise entre 0,1 et 0,3 nm. Le rayon de covalence, lui, correspond à la moitié de cette distance dans une molécule homonucléaire.

Explication

Les quatre nombres quantiques identifient un électron en indiquant sa couche, sa sous-couche, l’orientation de son orbitale et son spin. Les trois nombres $n$, $l$ et $m$ définissent l’orbitale, tandis que $s$ caractérise le spin.

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons et se distinguent par leur nombre de neutrons, tout en appartenant au même élément chimique. Des numéros atomiques différents correspondraient à des éléments différents.