QCM : Structure et modèles de l’atome (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle longueur correspond à un angström ?

10−12 m10^{-12}\,\text{m}
10−8 m10^{-8}\,\text{m}
10−10 m10^{-10}\,\text{m}
10−9 m10^{-9}\,\text{m}

$$10^{-10}\,\text{m}$$

Explication

Un angström vaut 10−10 m10^{-10}\,\text{m}. La valeur 10−9 m10^{-9}\,\text{m} correspond à un nanomètre, une unité dix fois plus grande.

2. Pour comparer la densité atomique d’un réseau bidimensionnel et celle d’un réseau tridimensionnel, quelle grandeur faut-il rapporter au domaine considéré ?

Le volume des atomes au nombre de sites, selon la dimension étudiée
Le nombre de protons à la longueur ou à la surface, selon la dimension étudiée
La masse des atomes à la surface ou dans le volume, selon la dimension étudiée
Le nombre d’atomes à la surface ou dans le volume, selon la dimension étudiée

Le nombre d’atomes à la surface ou dans le volume, selon la dimension étudiée

Explication

La densité atomique rapporte le nombre d’atomes à une surface en deux dimensions ou à un volume en trois dimensions. La masse des atomes n’est pas la grandeur utilisée dans cette définition.

3. Lors d’expériences de décharge dans un gaz à basse pression, quel résultat indique que les rayons cathodiques sont associés à l’électron ?

Ils apparaissent uniquement avec un gaz particulier et une plaque métallique donnée
Ils changent de nature lorsque la pression du gaz est légèrement modifiée
Ils sont observés quelle que soit la nature du gaz ou de la plaque métallique utilisée
Ils sont produits par des particules positives qui partent de l’anode

Ils sont observés quelle que soit la nature du gaz ou de la plaque métallique utilisée

Explication

Les rayons cathodiques sont associés à l’électron car ils sont mis en évidence avec différents gaz et différentes plaques métalliques. Leur apparition n’est donc pas propre à un gaz ou à un métal particulier.

4. Qu’ont permis de déterminer les expériences de Millikan sur des gouttelettes d’huile soumises à un champ électrique ?

La masse du proton, puis la charge du neutron
La charge du noyau, puis le nombre de neutrons
La charge de l’électron, puis sa masse
La vitesse de l’électron, puis sa position dans l’atome

La charge de l’électron, puis sa masse

Explication

Les mesures sur les gouttelettes d’huile ont permis de déterminer la charge de l’électron et, par conséquent, sa masse. Elles ne portaient pas sur la charge du noyau ni sur la masse du proton.

5. Quelle conclusion Ernest Rutherford tire-t-il en 1911 de l’expérience de la feuille d’or ?

La charge positive et l’essentiel de la masse sont concentrés dans un noyau très petit
La charge négative et l’essentiel de la masse sont répartis dans tout l’atome
La charge positive est répartie dans tout l’atome et les électrons forment un noyau dense
La charge positive et la masse sont réparties uniformément dans une sphère atomique

La charge positive et l’essentiel de la masse sont concentrés dans un noyau très petit

Explication

En 1911, Rutherford interprète l’expérience comme montrant que la charge positive et l’essentiel de la masse sont concentrés dans un noyau de très petite taille. Une répartition uniforme de la charge positive ne rendrait pas compte de cette conclusion.

6. Quel rôle le numéro atomique ZZ joue-t-il dans la description d’un élément ?

Il indique le nombre total de protons et de neutrons du noyau et détermine la place de l’élément
Il indique le nombre d’électrons de l’ion et détermine la masse totale de l’atome
Il indique le nombre de neutrons du noyau et détermine la charge électrique de l’atome
Il indique le nombre de protons du noyau et détermine la place de l’élément dans la classification périodique

Il indique le nombre de protons du noyau et détermine la place de l’élément dans la classification périodique

Explication

Le numéro atomique est égal au nombre de protons du noyau et détermine la position de l’élément dans la classification périodique. Le nombre total de protons et de neutrons correspond plutôt au nombre de masse.

7. Un noyau contient 88 protons et 99 neutrons : quelle est sa valeur du nombre de masse AA ?

99, car le nombre de masse correspond au nombre de neutrons
11, car le nombre de masse est la différence entre protons et neutrons
88, car le nombre de masse correspond au nombre de protons
1717, car le nombre de masse additionne protons et neutrons

$$17$$, car le nombre de masse additionne protons et neutrons

Explication

Le nombre de masse est le total des protons et des neutrons, soit 8+9=178+9=17. La valeur 88 désigne ici le nombre de protons, et non la somme des nucléons.

8. Un atome neutre perd un électron : quelle description correspond à l’ion obtenu ?

Un atome neutre conservant autant d’électrons que de protons
Un cation présentant un déficit d’électrons par rapport aux protons
Un noyau chargé négativement par l’ajout d’un proton
Un anion présentant un excès d’électrons par rapport aux protons

Un cation présentant un déficit d’électrons par rapport aux protons

Explication

La perte d’un électron crée un déficit d’électrons et donne un cation. Un anion se forme au contraire lorsqu’un atome gagne des électrons.

9. Comment comparer l’ordre de grandeur de la dimension d’un atome à celui de son noyau ?

L’atome mesure environ 10−10 m10^{-10}\,\text{m} et le noyau environ 10−15 m10^{-15}\,\text{m}, donc le noyau est environ 10510^{5} fois plus petit
L’atome mesure environ 10−10 m10^{-10}\,\text{m} et le noyau environ 10−5 m10^{-5}\,\text{m}, donc le noyau est environ 10510^{5} fois plus grand
L’atome et le noyau mesurent environ 10−10 m10^{-10}\,\text{m}, donc leurs dimensions sont comparables
L’atome mesure environ 10−15 m10^{-15}\,\text{m} et le noyau environ 10−10 m10^{-10}\,\text{m}, donc le noyau est environ 10510^{5} fois plus grand

L’atome mesure environ $$10^{-10}\,\text{m}$$ et le noyau environ $$10^{-15}\,\text{m}$$, donc le noyau est environ $$10^{5}$$ fois plus petit

Explication

La dimension de l’atome est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\,\text{m}, contre 10−15 m10^{-15}\,\text{m} pour le noyau, ce qui donne un rapport de 10510^{5}. Inverser ces dimensions ferait du noyau l’objet le plus grand, alors qu’il est beaucoup plus petit.

10. Dans le modèle de Bohr de 1913, comment l’électron d’un atome d’hydrogène est-il décrit autour du noyau ?

Il suit une orbite elliptique dont la distance au noyau varie.
Il occupe une région diffuse sans orbite définie autour du noyau.
Il suit une orbite circulaire à distance fixe du noyau.
Il se déplace sur une trajectoire rectiligne orientée vers le noyau.

Il suit une orbite circulaire à distance fixe du noyau.

Explication

Le modèle de Bohr représente l’électron par une orbite circulaire située à une distance fixe du noyau. Une région diffuse sans orbite définie caractérise plutôt le modèle ondulatoire.

11. Que signifie la quantification de Bohr pour le moment cinétique de l’électron ?

Il dépend de la charge du noyau, sans être associé à un nombre quantique.
Il est fixé à une valeur unique, indépendante de l’état de l’électron.
Il ne peut prendre que certaines valeurs déterminées par le nombre quantique nn.
Il peut varier continûment selon la distance instantanée de l’électron au noyau.

Il ne peut prendre que certaines valeurs déterminées par le nombre quantique $$n$$.

Explication

La quantification impose des valeurs déterminées du moment cinétique, indexées par le nombre quantique nn. Une variation continue du moment cinétique ne correspond pas à cette règle de quantification.

12. Dans le modèle de Bohr, que représente un niveau d’énergie donné ?

Une énergie particulière du noyau associée à une orbite de rayon variable.
Une vitesse particulière de l’électron sans orbite correspondante.
Une énergie particulière de l’électron associée à une orbite déterminée.
Une distance particulière du noyau sans valeur d’énergie associée.

Une énergie particulière de l’électron associée à une orbite déterminée.

Explication

Chaque niveau correspond à une énergie particulière de l’électron et à une orbite déterminée. Une valeur d’énergie qui ne serait pas associée à une orbite ne rendrait pas compte de cette correspondance.

13. Qui propose en 1924 la dualité onde-corpuscule pour décrire l’électron ?

Erwin Schrödinger
Niels Bohr
Louis de Broglie
James Clerk Maxwell

Louis de Broglie

Explication

Louis de Broglie propose la dualité onde-corpuscule pour l’électron en 1924. Bohr est associé au modèle quantifié des orbites, et non à cette proposition de 1924.

14. Dans l’expérience des fentes de Young, que révèlent les franges observées après le passage d’électrons ?

Elles révèlent une répartition uniforme sans effet d’interférence.
Elles révèlent des trajectoires classiques distinctes de particules.
Elles révèlent un comportement ondulatoire par interférence.
Elles révèlent des orbites circulaires de rayon fixe autour des fentes.

Elles révèlent un comportement ondulatoire par interférence.

Explication

Les franges d’interférences produites par les électrons caractérisent leur comportement ondulatoire. Des trajectoires classiques distinctes ne rendent pas compte de ces franges d’interférence.

15. Quelle différence fondamentale le modèle ondulatoire de Schrödinger introduit-il par rapport au modèle planétaire de l’atome ?

Il remplace l’électron par une particule immobile au voisinage du noyau.
Il décrit le mouvement de l’électron par une trajectoire rectiligne vers le noyau.
Il conserve une trajectoire classique de l’électron sur une orbite circulaire.
Il remplace la trajectoire classique de l’électron par une description probabiliste.

Il remplace la trajectoire classique de l’électron par une description probabiliste.

Explication

Le modèle ondulatoire développé par Schrödinger fait disparaître la notion classique de trajectoire et adopte une description probabiliste. Le modèle planétaire, à l’inverse, associe bien une trajectoire à l’électron.

16. Comment définit-on la densité électronique ?

Comme la probabilité de présence de l’électron par unité de volume.
Comme la distance moyenne de l’électron au noyau par unité de temps.
Comme l’énergie de l’électron rapportée à son volume de déplacement.
Comme le volume occupé par l’électron rapporté à sa charge.

Comme la probabilité de présence de l’électron par unité de volume.

Explication

La densité électronique exprime la probabilité de présence de l’électron par unité de volume. L’énergie rapportée à un volume ne décrit pas une probabilité de présence.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 37 flashcards sur Structure et modèles de l’atome.

Combien de mètres vaut un angström ?

10−10 m10^{-10}\,\text{m}

Comment définit-on la densité atomique selon la dimension considérée ?

C’est le nombre d’atomes rapporté au volume en 3D ou à la surface en 2D.

Que mettent en évidence les expériences de décharge dans un gaz à basse pression ?

Des rayons cathodiques associés à l’électron.

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