QCM : Structure et modèles de l’atome — 27 questions

Explication

La matière possède une masse et un volume, et elle est constituée d’atomes. L’idée qu’une matière puisse avoir une masse sans être faite de particules contredit sa composition atomique.

Explication

La présence d’eau et de chlorure de sodium correspond à plusieurs corps purs réunis dans un même échantillon, donc à un mélange. Le chlorure dissous ne forme pas ici une phase visible distincte, ce qui ne suffit pas à le qualifier d’hétérogène.

Explication

Un mélange homogène apparaît comme une seule phase, alors qu’un mélange hétérogène présente plusieurs phases et peut être séparé physiquement. Le nombre d’éléments ou la nature des particules ne constitue pas le critère de distinction demandé.

Explication

Une molécule résulte de l’assemblage de plusieurs atomes. Dire que les molécules constituent les atomes inverse la relation entre ces deux notions.

Explication

Le noyau atomique, chargé positivement, contient les protons et les neutrons, tandis que les électrons occupent des nuages autour de lui. Les électrons sont donc périphériques et ne font pas partie du noyau.

Explication

La masse des électrons est négligeable, mais leur présence autour du noyau explique les liaisons et les propriétés chimiques de l’atome. L’essentiel de la masse est associé au noyau, et les électrons sont chargés négativement.

Explication

Un nucléide regroupe des atomes caractérisés par une même composition nucléaire. Le nombre d’électrons peut varier lorsqu’un atome devient un ion, sans définir pour autant la composition nucléaire.

Explication

Dans cette notation, $Z$ indique le numéro atomique et $A$ le nombre de masse. Confondre ces deux nombres inverse leur signification nucléaire.

Explication

Le gain d’électrons rend l’atome négatif : il devient donc un anion. Un cation se forme au contraire lorsqu’un atome perd des électrons, tandis que le noyau reste inchangé.

Explication

Des nucléides de même $Z$ et de $A$ différents sont des isotopes ; ils possèdent les mêmes propriétés chimiques, mais leurs propriétés physiques diffèrent. Des charges opposées caractérisent des ions et ne définissent pas des isotopes.

Explication

Le modèle de Plum-Pudding représente l’atome comme une matière pleine, alors que Rutherford conclut qu’il est principalement constitué de vide. L’idée d’un atome uniformément plein correspond donc à la conception rejetée par Rutherford.

Explication

La plupart des particules alpha traversent la feuille, ce qui montre que les atomes ne sont pas pleins mais majoritairement vides. La présence de couches électroniques n’explique pas directement cette observation expérimentale.

Explication

Le modèle de Bohr associe les orbites électroniques à des niveaux d’énergie et permet le passage d’une couche à une autre. Une modification de la masse du noyau ou de la charge du proton ne décrit pas ce mécanisme.

Explication

Le spectre produit par les émissions lumineuses permet de caractériser un atome, car il est lié à ses transitions énergétiques. Tous les atomes ne produisent donc pas un spectre identique.

Explication

Une orbitale est décrite par l’équation de Schrödinger et correspond à un volume associé à une probabilité de 95 % de trouver l’électron. Elle ne représente donc pas une trajectoire circulaire déterminée.

Explication

Le nombre quantique principal $n$ définit la couche électronique et le grand volume dans lequel se situe l’orbitale. La forme relève de $l$, tandis que l’orientation relève de $m$.

Explication

Le nombre quantique azimutal $l$ définit la sous-couche ainsi que la forme de l’orbitale. L’orientation est associée à $m$ et la couche principale à $n$.

Explication

Le nombre quantique de spin possède deux valeurs opposées, $+0,5$ et $-0,5$. Cette propriété permet notamment à deux électrons ayant les mêmes valeurs de $n$, $l$ et $m$ de se distinguer par leur spin.

Explication

Le principe de Pauli autorise des valeurs identiques de $n$, $l$ et $m$ pour deux électrons, à condition que leurs spins soient différents. Des spins parallèles dans la même orbitale ne respecteraient pas cette règle.

Explication

La règle de Hund impose que les orbitales disponibles soient d’abord occupées séparément par des électrons de spins parallèles. L’appariement intervient après cette occupation individuelle.

Explication

La règle de Klechkowski ordonne le remplissage des niveaux qui se croisent selon leur stabilité liée à l’énergie. La règle de Hund concerne plutôt la répartition des électrons dans des orbitales de même sous-couche.

Explication

Les métaux alcalins perdent généralement un électron, ce qui leur confère une charge positive de un. La formation d’un cation divalent correspond plutôt au comportement caractéristique des métaux alcalino-terreux.

Explication

L’hydrogène constitue une exception parmi les alcalins, car il peut gagner un électron et former un anion hydrure. Les autres réponses décrivent des charges qui ne correspondent pas à cette exception.

Explication

Les métaux alcalino-terreux perdent deux électrons et deviennent donc des cations divalents, de charge positive deux. La perte d’un seul électron caractérise plutôt les métaux alcalins.

Explication

Les chalcogènes gagnent deux électrons et les halogènes gagnent un électron pour former des anions. Les autres propositions inversent le sens du transfert ou les nombres d’électrons associés aux deux familles.

Explication

Les exceptions citées sont le chrome, le molybdène, le cuivre, le tungstène, l’or et l’argon. Les autres ensembles regroupent des éléments qui ne correspondent pas à la liste donnée des exceptions.

Explication

Certaines configurations exceptionnelles sont favorisées parce qu’une orbitale à moitié remplie ou totalement remplie possède une stabilité particulière. Les autres propositions ne décrivent pas le mécanisme associé à ces exceptions de remplissage.