QCM : atome — 19 questions

Questions et réponses du QCM

1. Lors de l’établissement d’une configuration électronique, quelles propositions décrivent correctement les règles utilisées ?

La règle de Hund intervient avant l’ordre énergétique des sous-couches.
La règle de Hund favorise les électrons célibataires de spins parallèles.
Le principe de Pauli impose quatre nombres quantiques identiques aux électrons.
La règle de Klechkowski ordonne les sous-couches selon leur énergie croissante.
Le principe de Pauli autorise trois électrons dans une même orbitale.

La règle de Hund favorise les électrons célibataires de spins parallèles. · La règle de Klechkowski ordonne les sous-couches selon leur énergie croissante.

Explication

La règle de Klechkowski détermine l’ordre de remplissage des sous-couches. Le principe de Pauli limite chaque orbitale à deux électrons de spins opposés, tandis que la règle de Hund favorise d’abord les spins parallèles dans des orbitales de même énergie.

2. Concernant le modèle de Bohr et les transitions électroniques :

Lors d’une absorption, l’électron passe vers un niveau plus éloigné du noyau.
Les énergies électroniques sont quantifiées dans le modèle de Bohr.
Lors d’une absorption, l’électron gagne de l’énergie.
Lors d’une émission, l’électron passe vers un niveau plus éloigné du noyau.
L’électron de l’hydrogène peut occuper des trajectoires circulaires stables.

Lors d’une absorption, l’électron passe vers un niveau plus éloigné du noyau. · Les énergies électroniques sont quantifiées dans le modèle de Bohr. · Lors d’une absorption, l’électron gagne de l’énergie. · L’électron de l’hydrogène peut occuper des trajectoires circulaires stables.

Explication

Dans le modèle de Bohr, l’électron de l’hydrogène suit des trajectoires circulaires stables et possède des énergies quantifiées. L’absorption correspond à un gain d’énergie et à un éloignement du noyau, tandis que l’émission produit la transition inverse.

3. Concernant la mise en évidence expérimentale de la nature ondulatoire de l’électron :

La diffraction électronique démontre une charge positive portée par les électrons.
L’expérience de Davisson et Germer porte sur la diffraction d’électrons par un cristal de nickel.
La détection localisée d’un électron constitue une preuve de sa nature ondulatoire.
La diffraction révèle un aspect corpusculaire, tandis que la détection localisée révèle un aspect ondulatoire.
La diffraction électronique par un cristal de nickel a été observée par Davisson et Germer en 1927.

La diffraction électronique par un cristal de nickel a été observée par Davisson et Germer en 1927.

Explication

La diffraction des électrons par un cristal de nickel, observée par Davisson et Germer en 1927, constitue une preuve de leur nature ondulatoire. La détection localisée renseigne plutôt sur leur aspect corpusculaire.

4. Concernant les systèmes hydrogénoïdes et polyélectroniques :

Dans un atome polyélectronique, l’énergie dépend notamment de nn et de ℓ\ell.
L’hélium neutre possède un seul électron et appartient aux systèmes hydrogénoïdes.
Un ion Li2+\mathrm{Li}^{2+} possède un seul électron autour du noyau.
L’atome d’hydrogène est un exemple de système hydrogénoïde.
Dans un atome polyélectronique, les répulsions électron-électron influencent les énergies.

Dans un atome polyélectronique, l’énergie dépend notamment de $$n$$ et de $$\ell$$. · Un ion $$\mathrm{Li}^{2+}$$ possède un seul électron autour du noyau. · L’atome d’hydrogène est un exemple de système hydrogénoïde. · Dans un atome polyélectronique, les répulsions électron-électron influencent les énergies.

Explication

Un ion hydrogénoïde ne comporte qu’un seul électron, contrairement à un atome polyélectronique. Dans ce dernier, les répulsions électron-électron modifient les niveaux énergétiques et rendent l’énergie dépendante de nn et de ℓ\ell.

5. Concernant la symétrie et les nœuds des orbitales s, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Une orbitale s présente une symétrie sphérique.
Une orbitale s présente une symétrie principalement bilobée.
Une orbitale 3s possède deux coques nodales.
Une orbitale 2s possède une coque nodale.
Une orbitale 4s possède trois coques nodales.

Une orbitale s présente une symétrie sphérique. · Une orbitale 3s possède deux coques nodales. · Une orbitale 2s possède une coque nodale. · Une orbitale 4s possède trois coques nodales.

Explication

Une orbitale s possède une symétrie sphérique. Pour une orbitale ns, le nombre de coques nodales vaut n−1n-1 ; ainsi, une orbitale 3s possède deux coques nodales.

6. Quelles conséquences découlent de l’équation de Schrödinger pour l’énergie électronique ?

La quantification de l’énergie résulte des solutions admissibles de l’équation.
Les solutions admissibles correspondent à certaines valeurs d’énergie.
Les valeurs d’énergie permises sont associées aux solutions de l’équation.
L’équation autorise toutes les valeurs d’énergie sans restriction.
Les électrons peuvent posséder une énergie continue entre deux niveaux permis.

La quantification de l’énergie résulte des solutions admissibles de l’équation. · Les solutions admissibles correspondent à certaines valeurs d’énergie. · Les valeurs d’énergie permises sont associées aux solutions de l’équation.

Explication

Les solutions de l’équation de Schrödinger ne sont possibles que pour certaines valeurs d’énergie. Cette propriété rétablit la quantification de l’énergie dans le modèle ondulatoire.

7. Concernant l’échelle de l’atome :

Un ångström vaut environ 10−15 m10^{-15}\ \text{m}.
Le cortège électronique est caractérisé par une dimension voisine de 1 fm1\ \text{fm}.
Le cortège électronique s’étend sur environ 1 A˚1\ \text{Å}.
Un femtomètre vaut environ 10−10 m10^{-10}\ \text{m}.
Le noyau possède une dimension d’environ 1 A˚1\ \text{Å}.

Le cortège électronique s’étend sur environ $$1\ \text{Å}$$.

Explication

Le cortège électronique s’étend sur environ 1 A˚=10−10 m1\ \text{Å}=10^{-10}\ \text{m}, tandis que le noyau mesure environ 1 fm=10−15 m1\ \text{fm}=10^{-15}\ \text{m}. Les autres dimensions proposées inversent ou modifient ces ordres de grandeur.

8. Au sujet de la sous-couche 2p, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

La sous-couche 2s contient trois orbitales orientées selon trois axes.
La sous-couche 2p contient trois orbitales atomiques.
La sous-couche 2p contient une seule orbitale sphérique.
Les orbitales 2p sont notées 2px2p_x, 2py2p_y et 2pz2p_z.
Les lobes des orbitales 2p suivent trois axes différents.

La sous-couche 2p contient trois orbitales atomiques. · Les orbitales 2p sont notées $$2p_x$$, $$2p_y$$ et $$2p_z$$. · Les lobes des orbitales 2p suivent trois axes différents.

Explication

La sous-couche 2p contient trois orbitales : 2px2p_x, 2py2p_y et 2pz2p_z. Leurs lobes sont orientés selon trois axes différents ; la sous-couche 2s ne contient qu’une seule orbitale.

9. Concernant le principe d’exclusion de Pauli, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Les deux électrons d’une même orbitale possèdent des spins opposés.
Une orbitale atomique peut contenir trois électrons si leurs spins sont différents.
Une orbitale atomique peut contenir au plus deux électrons.
Deux électrons d’un même atome peuvent avoir les quatre mêmes nombres quantiques.
Le principe de Pauli concerne la règle d’appariement dans une orbitale.

Les deux électrons d’une même orbitale possèdent des spins opposés. · Une orbitale atomique peut contenir au plus deux électrons. · Le principe de Pauli concerne la règle d’appariement dans une orbitale.

Explication

Le principe de Pauli interdit que deux électrons d’un même atome aient les quatre mêmes nombres quantiques. Il limite aussi une orbitale à deux électrons, qui doivent avoir des spins opposés.

10. Concernant le nombre quantique secondaire ℓ\ell, quelles propositions sont exactes ?

Le nombre quantique secondaire définit la sous-couche électronique.
La valeur ℓ=3\ell=3 est possible lorsque n=3n=3.
La valeur ℓ=2\ell=2 désigne une sous-couche d.
Pour n=3n=3, les valeurs possibles de ℓ\ell sont 0, 1 et 2.
La valeur ℓ=1\ell=1 désigne une sous-couche p.

Le nombre quantique secondaire définit la sous-couche électronique. · La valeur $$\ell=2$$ désigne une sous-couche d. · Pour $$n=3$$, les valeurs possibles de $$\ell$$ sont 0, 1 et 2. · La valeur $$\ell=1$$ désigne une sous-couche p.

Explication

Le nombre quantique secondaire vérifie 0≤ℓ≤n−10\leq\ell\leq n-1 et définit la sous-couche. Les valeurs ℓ=0,1,2,3\ell=0,1,2,3 correspondent respectivement aux sous-couches s, p, d et f.

11. Une orbitale atomique correspond à quelle description ?

Une trajectoire classique parcourue par l’électron autour du noyau.
Une région où la probabilité électronique est liée au carré de la fonction d’onde.
Un niveau d’énergie dépourvu de toute information spatiale.
Une région spatiale où la probabilité de présence électronique est élevée.
Une région spatiale définie par la valeur directe de la fonction d’onde.

Une région où la probabilité électronique est liée au carré de la fonction d’onde. · Une région spatiale où la probabilité de présence électronique est élevée.

Explication

Une orbitale est une région où la probabilité de présence de l’électron est élevée. Cette probabilité est reliée au carré de la fonction d’onde, et non à la fonction d’onde elle-même prise isolément.

12. Un rayonnement électromagnétique est décrit par sa fréquence et sa longueur d’onde :

La relation correcte s’écrit λ=cν\lambda=c\nu.
Une fréquence plus élevée correspond à une longueur d’onde plus grande.
La fréquence vérifie ν=cλ\nu=\frac{c}{\lambda}.
Sa longueur d’onde vérifie λ=cν\lambda=\frac{c}{\nu}.
La célérité intervient au numérateur de la relation entre longueur d’onde et fréquence.

La fréquence vérifie $$\nu=\frac{c}{\lambda}$$. · Sa longueur d’onde vérifie $$\lambda=\frac{c}{\nu}$$. · La célérité intervient au numérateur de la relation entre longueur d’onde et fréquence.

Explication

Pour un rayonnement électromagnétique, la fréquence et la longueur d’onde vérifient λ=cν\lambda=\frac{c}{\nu}. La formule inverse ou les produits proposés ne correspondent pas à cette relation.

13. Concernant la capacité électronique des couches et des orbitales, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La capacité maximale d’une couche est donnée par 2n22n^2.
Une couche de nombre quantique principal n=4n=4 peut contenir 32 électrons.
Une orbitale atomique peut contenir au maximum deux électrons.
Une couche électronique ne peut contenir que deux électrons.
La capacité d’une couche est indépendante de son nombre quantique principal.

La capacité maximale d’une couche est donnée par $$2n^2$$. · Une couche de nombre quantique principal $$n=4$$ peut contenir 32 électrons. · Une orbitale atomique peut contenir au maximum deux électrons.

Explication

Une couche de nombre quantique principal n peut contenir au maximum 2n22n^2 électrons. Pour n=4n=4, cette capacité vaut donc 2×42=322\times4^2=32 électrons, tandis qu’une orbitale individuelle reste limitée à deux électrons.

14. La théorie des quanta et les photons sont caractérisés par les propositions suivantes :

L’énergie d’un photon est donnée par E=hνE=h\nu.
L’énergie lumineuse est constituée de photons.
L’énergie d’un photon est donnée par E=hνE=\frac{h}{\nu}.
L’énergie rayonnante peut être échangée sous forme de quanta discrets.
Les échanges énergétiques radiatifs sont décrits comme continus plutôt que discrets.

L’énergie d’un photon est donnée par $$E=h\nu$$. · L’énergie lumineuse est constituée de photons. · L’énergie rayonnante peut être échangée sous forme de quanta discrets.

Explication

La théorie des quanta décrit les échanges d’énergie sous forme de grains discrets, et l’énergie d’un photon est E=hνE=h\nu. La relation correcte entre longueur d’onde et fréquence est λ=cν\lambda=\frac{c}{\nu}.

15. Pour un atome hydrogénoïde, quelles relations énergétiques sont exactes ?

L’énergie de transition vérifie ΔE=hcλ\Delta E=\frac{hc}{\lambda}.
L’énergie de transition vérifie ΔE=hν\Delta E=h\nu.
Une transition vérifie ΔE=Ef−Ei\Delta E=E_f-E_i.
L’énergie du niveau nn est En,Z=+13,6Z2n2 eVE_{n,Z}=+13,6\frac{Z^2}{n^2}\ \text{eV}.
L’énergie du niveau nn est En,Z=−13,6Z2n2 eVE_{n,Z}=-13,6\frac{Z^2}{n^2}\ \text{eV}.

L’énergie de transition vérifie $$\Delta E=\frac{hc}{\lambda}$$. · L’énergie de transition vérifie $$\Delta E=h\nu$$. · Une transition vérifie $$\Delta E=E_f-E_i$$. · L’énergie du niveau $$n$$ est $$E_{n,Z}=-13,6\frac{Z^2}{n^2}\ \text{eV}$$.

Explication

Lors d’une transition, ΔE=Ef−Ei=hν=hcλ\Delta E=E_f-E_i=h\nu=\frac{hc}{\lambda}. L’énergie du niveau hydrogénoïde est négative et varie comme −13,6Z2n2 eV-13,6\frac{Z^2}{n^2}\ \text{eV}; les expressions utilisant une dépendance inverse erronée ou un signe opposé sont incorrectes.

16. Les caractéristiques de la masse atomique et du neutron comprennent :

La masse d’un électron est environ 2000 fois supérieure à celle d’un proton.
La masse du neutron est proche de celle du proton.
La masse atomique est principalement concentrée dans le noyau.
Le neutron possède une charge électrique nulle.
La masse du neutron vaut environ 9,1×10−31 kg9,1\times10^{-31}\ \text{kg}.

La masse du neutron est proche de celle du proton. · La masse atomique est principalement concentrée dans le noyau. · Le neutron possède une charge électrique nulle.

Explication

La masse atomique est approximativement concentrée dans le noyau, car protons et neutrons sont environ 2000 fois plus massifs que les électrons. Le neutron est neutre et sa masse est proche de celle du proton.

17. Concernant le spin électronique et les propriétés des orbitales p, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Le changement de signe de ψ\psi entre les lobes indique une charge électronique positive dans un lobe.
Le spin électronique peut prendre les valeurs +12+\frac{1}{2} et −12-\frac{1}{2}.
Dans une orbitale p, la probabilité de présence est maximale dans les lobes.
Le plan nodal d’une orbitale p contient une probabilité électronique nulle.
Le spin électronique est une propriété intrinsèque quantifiée de l’électron.

Le spin électronique peut prendre les valeurs $$+\frac{1}{2}$$ et $$-\frac{1}{2}$$. · Dans une orbitale p, la probabilité de présence est maximale dans les lobes. · Le plan nodal d’une orbitale p contient une probabilité électronique nulle. · Le spin électronique est une propriété intrinsèque quantifiée de l’électron.

Explication

Le spin est une propriété intrinsèque quantifiée de l’électron, décrite ici par les valeurs +12+\frac{1}{2} ou −12-\frac{1}{2}. Dans une orbitale p, la probabilité est maximale dans les lobes et nulle dans le plan nodal ; le changement de signe de ψ\psi ne correspond pas à une charge positive.

18. Pour une sous-couche caractérisée par ℓ=2\ell=2, quelles propositions sont exactes ?

Le nombre quantique magnétique varie de −ℓ-\ell à +ℓ+\ell.
Le nombre quantique magnétique possède 2ℓ+12\ell+1 valeurs possibles.
Le nombre quantique magnétique peut prendre les valeurs −2,−1,0,+1,+2-2,-1,0,+1,+2.
Cette sous-couche comporte cinq orbitales atomiques.
Cette sous-couche comporte trois orbitales atomiques.

Le nombre quantique magnétique varie de $$-\ell$$ à $$+\ell$$. · Le nombre quantique magnétique possède $$2\ell+1$$ valeurs possibles. · Le nombre quantique magnétique peut prendre les valeurs $$-2,-1,0,+1,+2$$. · Cette sous-couche comporte cinq orbitales atomiques.

Explication

Le nombre quantique magnétique varie de −ℓ-\ell à +ℓ+\ell et possède 2ℓ+12\ell+1 valeurs. Pour ℓ=2\ell=2, il prend cinq valeurs et décrit cinq orbitales de la sous-couche concernée.

19. À propos des propriétés de l’électron et du proton, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La masse de l’électron vaut environ 1,672×10−27 kg1,672\times10^{-27}\ \text{kg}.
La masse du proton vaut environ 9,1×10−31 kg9,1\times10^{-31}\ \text{kg}.
Le proton est environ 2000 fois plus massif que l’électron.
La charge du proton vaut environ +1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\ \text{C}.
La charge de l’électron vaut environ −1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\ \text{C}.

Le proton est environ 2000 fois plus massif que l’électron. · La charge du proton vaut environ $$+1,6\times10^{-19}\ \text{C}$$. · La charge de l’électron vaut environ $$-1,6\times10^{-19}\ \text{C}$$.

Explication

L’électron porte une charge négative et possède une masse d’environ 9,1×10−31 kg9,1\times10^{-31}\ \text{kg}. Le proton est positif, sa masse vaut environ 1,672×10−27 kg1,672\times10^{-27}\ \text{kg} et il est environ 2000 fois plus massif.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 11 flashcards sur atome.

Quelle est la dimension caractéristique du noyau atomique ?

Environ 1 femtomètre (1 fm).

Composition de l’atome: nucléaire

Noyau contenant protons et neutrons, 1 fm

Quelle charge porte un électron ?

Une charge de −1,6×10−19-1,6×10^{-19} coulombs.

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