QCM : Structure et modèles de l’atome (18 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment définit-on la densité atomique dans un système à deux ou trois dimensions ?

Comme la masse totale des atomes par unité de surface en 2D ou de volume en 3D
Comme le nombre d’atomes par unité de surface en 2D ou par unité de volume en 3D
Comme le volume occupé par chaque atome, quelle que soit la dimension du système
Comme la distance moyenne entre deux atomes voisins dans un réseau

Comme le nombre d’atomes par unité de surface en 2D ou par unité de volume en 3D

Explication

La densité atomique compte les atomes rapportés à une surface en deux dimensions ou à un volume en trois dimensions. La masse par unité de volume décrit plutôt une densité massique.

2. Dans un exemple bidimensionnel où le côté mesure 2 nm, quelle densité atomique est indiquée ?

2 nm−22\,\text{nm}^{-2}, soit 0,02 A˚−20{,}02\,\text{Å}^{-2}
4 nm−34\,\text{nm}^{-3}, soit 0,04 A˚−30{,}04\,\text{Å}^{-3}
0,04 nm−20{,}04\,\text{nm}^{-2}, soit 4 A˚−24\,\text{Å}^{-2}
4 nm−24\,\text{nm}^{-2}, soit 0,04 A˚−20{,}04\,\text{Å}^{-2}

$$4\,\text{nm}^{-2}$$, soit $$0{,}04\,\text{Å}^{-2}$$

Explication

Pour cet exemple bidimensionnel, la densité indiquée est de 4 nm−24\,\text{nm}^{-2}, ce qui correspond à 0,04 A˚−20{,}04\,\text{Å}^{-2}. Une unité en nm−3\text{nm}^{-3} conviendrait à une densité par volume, et non par surface.

3. Quel résultat caractéristique ont fourni les expériences sur les rayons cathodiques menées avec différents gaz et plaques métalliques ?

Elles ont révélé des noyaux positifs dont la masse dépendait de la plaque métallique utilisée
Elles ont mesuré la charge élémentaire, mais le rapport charge/masse variait selon le gaz employé
Elles ont montré que les rayons cathodiques étaient des atomes neutres propres à chaque gaz
Elles ont mis en évidence l’électron et un rapport charge/masse identique malgré les matériaux employés

Elles ont mis en évidence l’électron et un rapport charge/masse identique malgré les matériaux employés

Explication

Les expériences ont révélé l’électron et un rapport charge/masse identique quels que soient le gaz et la plaque métallique utilisés. La détermination de la charge de l’électron par des gouttelettes d’huile relève des expériences de Millikan.

4. Comment Robert Millikan a-t-il déterminé la charge de l’électron et permis d’en déduire sa masse ?

En comparant des rayons cathodiques produits avec plusieurs gaz
En mesurant la taille des noyaux dans des atomes ionisés
En étudiant des gouttelettes d’huile accélérées par un champ électrique
En observant la déviation de particules α par une feuille d’or

En étudiant des gouttelettes d’huile accélérées par un champ électrique

Explication

Millikan a étudié des gouttelettes d’huile accélérées par un champ électrique pour déterminer la charge de l’électron, puis en déduire sa masse. La déviation des particules α par une feuille d’or est associée à l’expérience de Rutherford.

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

Les atomes sont pleins, et les particules α rebondissent sur leur surface externe
Les noyaux positifs sont très petits et concentrent l’essentiel de la masse atomique
Les électrons concentrent l’essentiel de la masse et occupent un noyau central
Les charges positives sont réparties uniformément dans tout le volume de l’atome

Les noyaux positifs sont très petits et concentrent l’essentiel de la masse atomique

Explication

En 1911, Rutherford interprète les résultats en proposant que les noyaux positifs sont très petits et concentrent l’essentiel de la masse atomique. Une répartition uniforme de la charge positive ne rend pas compte de cette interprétation.

6. Quelles sont la masse et la charge électrique du proton ?

1,672×10−27 kg1{,}672\times10^{-27}\,\text{kg} et −1,602×10−19 C-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}
1,675×10−27 kg1{,}675\times10^{-27}\,\text{kg} et 0 C0\,\text{C}
1,672×10−27 kg1{,}672\times10^{-27}\,\text{kg} et +1,602×10−19 C+1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}
9,110×10−31 kg9{,}110\times10^{-31}\,\text{kg} et −1,602×10−19 C-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}

$$1{,}672\times10^{-27}\,\text{kg}$$ et $$+1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}$$

Explication

Le proton a une masse de 1,672×10−27 kg1{,}672\times10^{-27}\,\text{kg} et porte une charge positive de 1,602×10−19 C1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}. La valeur de masse proche associée à une charge nulle est celle du neutron.

7. Quelle combinaison décrit correctement la masse et la charge du neutron ?

Une masse de 1,675×10−27 kg1{,}675\times10^{-27}\,\text{kg} et une charge nulle
Une masse de 1,675×10−27 kg1{,}675\times10^{-27}\,\text{kg} et une charge de −1,602×10−19 C-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}
Une masse de 1,672×10−27 kg1{,}672\times10^{-27}\,\text{kg} et une charge de +1,602×10−19 C+1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}
Une masse de 9,110×10−31 kg9{,}110\times10^{-31}\,\text{kg} et une charge de −1,602×10−19 C-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}

Une masse de $$1{,}675\times10^{-27}\,\text{kg}$$ et une charge nulle

Explication

Le neutron possède une masse de 1,675×10−27 kg1{,}675\times10^{-27}\,\text{kg} et ne porte pas de charge électrique. La charge positive indiquée dans un distracteur caractérise le proton.

8. Quelle charge électrique porte l’électron, et quelle est sa masse ?

Une charge de −1,602×10−19 C-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C} et une masse de 9,110×10−31 kg9{,}110\times10^{-31}\,\text{kg}
Une charge nulle et une masse de 1,675×10−27 kg1{,}675\times10^{-27}\,\text{kg}
Une charge de +1,602×10−19 C+1{,}602\times10^{-19}\,\text{C} et une masse de 1,672×10−27 kg1{,}672\times10^{-27}\,\text{kg}
Une charge de −1,602×10−19 C-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C} et une masse de 1,672×10−27 kg1{,}672\times10^{-27}\,\text{kg}

Une charge de $$-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C}$$ et une masse de $$9{,}110\times10^{-31}\,\text{kg}$$

Explication

L’électron porte une charge négative de −1,602×10−19 C-1{,}602\times10^{-19}\,\text{C} et sa masse est de 9,110×10−31 kg9{,}110\times10^{-31}\,\text{kg}. La masse beaucoup plus grande proposée dans un distracteur correspond à celle du proton.

9. Quel nombre caractérise le nombre de protons d’un atome et détermine sa place dans la classification périodique ?

Le nombre de masse A
Le nombre total de nucléons du noyau
Le numéro atomique Z
Le nombre de neutrons du noyau

Le numéro atomique Z

Explication

Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons et identifie la place de l’élément dans la classification périodique. Le nombre de masse A inclut aussi les neutrons, ce qui le distingue de Z.

10. Un atome possède 12 protons et 10 électrons ; quelle est sa nature électrique ?

C’est un anion, car il a un excès de deux protons.
C’est un isotope, car protons et électrons sont en nombres différents.
C’est un atome neutre, car son noyau contient des protons.
C’est un cation, car il a un déficit de deux électrons.

C’est un cation, car il a un déficit de deux électrons.

Explication

Avec moins d’électrons que de protons, l’espèce porte une charge positive et constitue un cation. Un anion présente au contraire un excès d’électrons par rapport aux protons.

11. Un noyau contient 8 protons et 9 neutrons ; quel est son nombre de masse A ?

9, car A correspond au nombre de neutrons.
17, car A additionne les protons et les neutrons.
1, car A mesure l’écart entre protons et neutrons.
8, car A correspond au nombre de protons.

17, car A additionne les protons et les neutrons.

Explication

Le nombre de masse A est la somme des protons et des neutrons du noyau, soit 8 + 9 = 17. La valeur 8 correspond au nombre de protons, et non au nombre total de nucléons.

12. Quelle proposition décrit le modèle atomique proposé par Niels Bohr en 1913 pour l’hydrogène et les ions hydrogénoïdes ?

L’électron suit une orbite circulaire à distance fixe du noyau.
L’électron suit une trajectoire elliptique dont la distance au noyau varie.
L’électron demeure immobile à une distance fixe du noyau.
L’électron occupe une région sans orbite déterminée autour du noyau.

L’électron suit une orbite circulaire à distance fixe du noyau.

Explication

Dans le modèle proposé par Bohr en 1913, l’électron de l’hydrogène ou d’un ion hydrogénoïde suit une orbite circulaire à distance fixe du noyau. Une région sans trajectoire déterminée relève plutôt d’une description ondulatoire quantique.

13. Quelle conséquence la quantification de l’énergie entraîne-t-elle dans le modèle de Bohr ?

L’énergie varie continûment selon la distance de l’électron au noyau.
Toutes les valeurs d’énergie d’un intervalle sont permises, sans niveaux distincts.
Seules certaines valeurs d’énergie sont permises, chacune associée à un niveau.
Chaque niveau correspond à une valeur possible du nombre de protons.

Seules certaines valeurs d’énergie sont permises, chacune associée à un niveau.

Explication

Dans le modèle de Bohr, l’énergie de l’électron ne peut prendre que certaines valeurs, qui définissent des niveaux d’énergie. L’idée d’un continuum d’énergies est précisément la confusion avec laquelle cette règle contraste.

14. Qui a proposé la dualité onde-corpuscule pour décrire l’électron, et en quelle année ?

Werner Heisenberg, en 1927.
Louis de Broglie, en 1924.
Niels Bohr, en 1913.
Erwin Schrödinger, en 1926.

Louis de Broglie, en 1924.

Explication

Louis de Broglie propose la dualité onde-corpuscule pour l’électron en 1924. Bohr est associé à un modèle atomique antérieur fondé sur des orbites et des niveaux d’énergie.

15. Quelle observation sur un écran permet de distinguer le passage de particules de celui d’ondes à travers une ou deux fentes ?

Les particules forment une distribution bimodale, tandis que les ondes produisent des minima et des maxima.
Les particules produisent des minima et des maxima, tandis que les ondes forment une distribution bimodale.
Les particules et les ondes produisent toutes deux une alternance de minima et de maxima.
Les particules et les ondes produisent toutes deux une distribution bimodale.

Les particules forment une distribution bimodale, tandis que les ondes produisent des minima et des maxima.

Explication

Le passage d’électrons donne une distribution bimodale sur l’écran, alors que des ondes produisent une alternance de minima et de maxima. Intervertir ces deux résultats constitue une confusion entre la distribution des particules et l’interférence des ondes.

16. Quelle différence distingue le modèle planétaire classique du modèle ondulatoire quantique concernant le mouvement de l’électron ?

Les deux modèles remplacent la trajectoire par une distribution de probabilités.
Le modèle planétaire abandonne sa trajectoire, tandis que le modèle ondulatoire lui en attribue une.
Le modèle planétaire lui attribue une trajectoire, tandis que le modèle ondulatoire abandonne cette notion.
Les deux modèles attribuent à l’électron une trajectoire définie autour du noyau.

Le modèle planétaire lui attribue une trajectoire, tandis que le modèle ondulatoire abandonne cette notion.

Explication

Le modèle planétaire classique décrit l’électron par une trajectoire, alors que le modèle ondulatoire quantique abandonne cette notion. Attribuer une trajectoire définie au modèle ondulatoire inverse précisément cette distinction.

17. Quel scientifique développe le modèle ondulatoire de l’atome en 1926 ?

Werner Heisenberg
Louis de Broglie
Erwin Schrödinger
Niels Bohr

Erwin Schrödinger

Explication

Erwin Schrödinger développe le modèle ondulatoire de l’atome en 1926. Werner Heisenberg est une figure importante de la physique quantique, mais il n’est pas associé à cette attribution précise.

18. Que représente la densité électronique en un point de l’espace ?

La vitesse de l’électron mesurée dans une unité de volume
L’énergie de l’électron répartie sur une unité de volume
La probabilité de présence de l’électron par unité de volume
La charge totale du noyau répartie sur une unité de surface

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. Elle ne décrit pas l’énergie de l’électron, qui est une grandeur distincte.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 45 flashcards sur Structure et modèles de l’atome.

Que mesure la densité atomique en 2D ou en 3D ?

Le nombre d’atomes par unité de surface en 2D ou par unité de volume en 3D.

Qu’ont révélé les expériences sur les rayons cathodiques concernant l’électron ?

Elles ont mis en évidence l’électron.

Quel rapport mesuré sur les rayons cathodiques reste identique malgré les changements de gaz et de plaque ?

Le rapport charge/masse de l’électron.

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