QCM : Structure de la matière et atome — 24 questions

Explication

La matière lacunaire signifie que l’essentiel du volume de l’atome est vide autour du noyau. Le noyau est très petit par rapport à l’atome.

Explication

Le fait que la majorité des particules alpha traversent la feuille montre que l’atome est surtout vide, tandis que les rares fortes déviations révèlent un noyau très concentré. Les autres propositions ne correspondent pas à l’observation expérimentale.

Explication

Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons et identifie l’élément chimique. Le nombre total de nucléons est A, pas Z.

Explication

Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons, donc les charges se compensent. Les neutrons n’interviennent pas dans la neutralité électrique.

Explication

Le rayon atomique est de l’ordre de 10^-10 m, alors que le rayon du noyau est beaucoup plus petit. Les autres valeurs correspondent à des tailles sans rapport avec un atome.

Explication

Un ion n’est plus neutre parce qu’il a perdu ou gagné des électrons. Le nombre de protons reste inchangé dans une transformation ionique.

Explication

Le nombre de masse correspond au total des nucléons, donc protons plus neutrons. C’est pourquoi A = Z + N.

Explication

Un ion se forme quand un atome perd ou gagne un ou plusieurs électrons, ce qui lui donne une charge nette. Cela ne modifie pas le noyau ni le nombre de protons.

Explication

Un spectre de raies d’émission est produit par un gaz incandescent à basse pression. Chaque élément gazeux donne alors ses propres raies discrètes.

Explication

Les raies d’absorption se placent aux mêmes longueurs d’onde que les raies d’émission, car elles correspondent aux mêmes transitions énergétiques. La différence est le sens du transfert d’énergie.

Explication

Dans le modèle de Bohr, l’électron ne peut occuper que des états liés d’énergie discrète. Les orbites autorisées correspondent donc à des niveaux quantifiés, et non à des trajectoires quelconques.

Explication

La série de Balmer regroupe les raies d’émission correspondant à des transitions terminant au niveau n = 2. La série de Lyman, elle, aboutit au niveau n = 1.

Explication

Pour l’hydrogène, l’énergie suit la loi E_n = -6,13/n^2 eV, donc pour n = 1 on obtient -13,6 eV. L’énergie nulle correspond à l’électron libre à l’infini.

Explication

L’ionisation correspond au passage de n = 1 à n = ∞, où l’énergie est prise égale à 0. Il faut donc fournir 13,6 eV pour arracher l’électron.

Explication

La dualité onde-corpuscule signifie qu’un même phénomène microscopique peut se comporter à la fois comme une onde et comme une particule. Ce n’est pas une propriété réservée aux seules particules chargées.

Explication

L’énergie d’un photon est donnée par une relation de proportionnalité avec la fréquence. C’est précisément ce lien qui explique les échanges d’énergie lors des transitions électroniques.

Explication

La fonction d’onde ne donne pas directement une position exacte, mais le carré de cette fonction indique où l’électron a le plus de chances d’être trouvé. C’est donc une information probabiliste, pas trajectorielle.

Explication

Un plan nodal correspond à une région où la fonction d’onde s’annule, donc où la probabilité de présence de l’électron est nulle. En le traversant, la fonction d’onde change de signe.

Explication

Pour un nombre quantique principal n, il faut vérifier que 0 ≤ l ≤ n−1 et que −l ≤ m ≤ +l. Le triplet n = 3, l = 2, m = 1 respecte ces conditions.

Explication

Le principe d’exclusion de Pauli interdit à deux électrons d’avoir les quatre nombres quantiques identiques, ce qui limite une case quantique à deux électrons au maximum. Ils doivent alors avoir des spins opposés.

Explication

La règle de Klechkowsky donne l’ordre de remplissage des sous-couches dans les configurations électroniques. Le principe de Pauli limite le nombre d’électrons par case quantique, mais ne fixe pas l’ordre de remplissage.

Explication

Le bloc d regroupe les éléments pour lesquels la sous-couche d est celle qui se remplit en dernier. C’est ce remplissage qui caractérise les métaux de transition.

Explication

L’électronégativité est une grandeur qui traduit l’aptitude d’un atome à gagner ou perdre des électrons lors de la formation d’une liaison. Elle ne correspond ni à la masse ni au nombre de protons.

Explication

Si l’affinité électronique est positive, la formation de l’ion A− est énergétiquement favorable et l’ion négatif est plus stable que l’atome neutre. Cela correspond bien à une capture d’électron.