QCM : Structure électronique des atomes (25 questions)

Explication

Le numéro atomique Z est le nombre de protons et, dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal à celui des protons. Prendre 16 pour Z confond Z avec le nombre de masse, tandis que 4 correspondrait à la moitié du nombre de protons.

Explication

Le nombre de masse est la somme des protons et des neutrons : $A = 11 + 12 = 23$. Répondre 11 revient à confondre A avec Z, et soustraire les nombres donne 1 au lieu de les additionner.

Explication

La perte d’électrons produit un cation chargé positivement. Un anion résulte d’un gain d’électrons, tandis que la formation d’un ion ne nécessite pas de changement du nombre de protons.

Explication

Un élément regroupe les atomes et les ions qui ont le même numéro atomique Z, ici 17. Le nombre de masse peut varier, et la charge électrique ne détermine pas l’identité de l’élément.

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons Z, mais des nombres de neutrons N différents, ce qui entraîne des nombres de masse A différents. Un nombre de masse identique ne définit pas les isotopes, et un Z identique indique le même élément.

Explication

Dans le vide, $\lambda=\frac{c}{\nu}$, donc $\lambda=\frac{3{,}0\times10^8}{6{,}0\times10^{14}}=5{,}0\times10^{-7}\,\text{m}$. Le produit des grandeurs donne le distracteur à grande valeur, tandis que l’inversion du rapport ou une erreur d’exposant conduit aux autres résultats.

Explication

La fréquence est le nombre d’oscillations par seconde et s’exprime en hertz, soit en s⁻¹. La longueur d’onde désigne une distance, tandis que la vitesse de propagation s’exprime en mètres par seconde.

Explication

Le photon est la particule associée au rayonnement lumineux et porte un quantum d’énergie. La longueur d’onde et la fréquence décrivent le rayonnement, tandis que l’électron est une particule matérielle de l’atome.

Explication

L’énergie d’un photon vérifie $E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$ : à longueur d’onde donnée, il faut donc diviser le produit $hc$ par $\lambda$. Multiplier par la longueur d’onde ou inverser les facteurs ne respecte pas cette relation.

Explication

Lors d’une absorption, la particule reçoit un quantum d’énergie et passe de $M$ à l’état excité $M^*$. Le passage de $M^*$ vers $M$ correspond à l’émission spontanée; les choix qui gardent le nom d’absorption mais inversent les états inversent son mécanisme.

Explication

L’émission spontanée fait passer la particule de l’état excité $M^*$ à l’état $M$ en émettant un photon dont l’énergie correspond à la différence entre les niveaux. L’absorption décrit la transition inverse, et l’énergie du photon émis est liée à cet écart.

Explication

Les transitions de l’atome d’hydrogène produisent un spectre d’émission de raies, donc discontinu. Le spectre continu confond les deux formes de spectre, le spectre d’absorption attribue le mauvais processus, et la bande unique ne correspond pas aux raies observées.

Explication

L’accès de l’électron à certains niveaux seulement signifie que son énergie est quantifiée. Une énergie continue nie cette restriction, la charge n’est pas la propriété visée ici, et une longueur d’onde émise n’est pas un niveau d’énergie.

Explication

Un hydrogénoïde est un atome ou un ion qui possède un seul électron et est isoélectronique avec l’hydrogène. Un atome neutre de numéro atomique trois compte trois électrons, tandis que trois électrons ne satisfont pas la définition; un isotope ne se définit pas par un électron unique.

Explication

Le premier postulat de Bohr stipule qu’un électron ne rayonne aucune énergie lorsqu’il se trouve sur une orbite stable quantifiée. L’émission lors d’un changement d’orbite relève d’une autre règle, l’effondrement correspond au modèle classique, et les orbites permises sont quantifiées.

Explication

Dans le modèle de Bohr, l’électron émet ou absorbe de l’énergie lorsqu’il change d’orbite. Une orbite stable n’entraîne pas de rayonnement, la proximité du noyau n’est pas le critère, et une transition peut correspondre à une absorption ou à une émission.

Explication

En appliquant $E_n=-\frac{AZ^2}{n^2}$ avec $Z=2$ et $n=2$, on obtient $E_2=-\frac{A\times 2^2}{2^2}=-A$. L’expression $-\frac{A}{4}$ omet le facteur $Z^2$, $-4A$ omet le dénominateur $n^2$, et $-\frac{A}{16}$ applique les carrés de façon incorrecte.

Explication

La relation de de Broglie conduit à appliquer à la matière la dualité onde-corpuscule. Les orbites stationnaires et la quantification des niveaux relèvent du modèle de Bohr, tandis que l’incertitude sur position et vitesse est associée à Heisenberg.

Explication

Le principe d’Heisenberg indique que la position et la vitesse ne peuvent être connues exactement simultanément. L’incertitude ne porte pas sur la masse, et elle n’interdit pas de mesurer les grandeurs à des instants distincts.

Explication

Ψ décrit mathématiquement l’état de l’électron et n’a pas de réalité physique directe. Ψ² représente la densité de probabilité, tandis qu’une valeur propre correspond à une énergie permise.

Explication

La densité de probabilité est donnée par $\frac{dP}{dV}=\Psi^2$; avec Ψ = 3, elle vaut $3^2=9$. Employer Ψ seul omet le carré, tandis que $P=9$ confond une densité avec une probabilité intégrée.

Explication

Les solutions de l’équation de Schrödinger sont des orbitales atomiques et n’existent que pour certaines valeurs propres de l’énergie, ce qui exprime sa quantification. Une énergie continue ou des positions permises ne traduisent pas cette propriété.

Explication

Dans un système hydrogénoïde, le nombre quantique principal détermine l’énergie et une valeur plus élevée de n correspond à une distance moyenne plus grande au noyau. Attribuer la forme à n confond les rôles de n et de ℓ; faire diminuer la distance inverse la relation; attribuer la direction à n confond son rôle avec celui de mℓ.

Explication

Le nombre quantique azimutal ℓ détermine la forme de l’orbitale et identifie la sous-couche; ℓ=2 correspond à d. Le niveau d’énergie relève de n, la direction de mℓ, et la valeur ℓ=2 respecte la condition ℓ<n puisque n=3.

Explication

Pour ℓ=2, mℓ prend 2ℓ+1=5 valeurs entières, de −2 à +2, et détermine la direction de l’orbitale. Compter quatre valeurs omet 0; attribuer la forme à mℓ confond son rôle avec celui de ℓ; deux valeurs ne respecte pas la règle 2ℓ+1.