QCM : Structure et réactivité atomiques — 34 questions

Explication

L’émission photoélectrique exige que la fréquence atteigne la fréquence seuil ν₀. Une augmentation de l’intensité seule ne suffit pas à arracher les électrons si cette condition n’est pas satisfaite.

Explication

L’ordre de remplissage indiqué est 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. L’orbitale 3d vient donc après 4s.

Explication

Le principe d’exclusion de Pauli interdit que deux électrons d’une même configuration possèdent les quatre mêmes nombres quantiques. La règle de Hund concerne plutôt l’occupation séparée des orbitales dégénérées.

Explication

Dans une colonne, le nombre quantique principal n augmente, ce qui ajoute des couches électroniques et éloigne les électrons de valence du noyau. Malgré l’augmentation de Zeff, le rayon atomique augmente.

Explication

Le noyau contient \(Z\) protons et \(A-Z\) neutrons, car le nombre de masse vérifie \(A=N+Z\). Le nombre \(A\) compte l’ensemble des nucléons, et non les seuls neutrons.

Explication

L’hydrogène fait exception à la règle générale de l’octet : il tend à posséder deux électrons, comme l’hélium. La plupart des autres atomes recherchent plutôt huit électrons de valence.

Explication

La règle de Hund impose de placer d’abord un électron dans chaque orbitale dégénérée, ce qui maximise le nombre d’électrons non appariés avant l’appariement.

Explication

En 1897, Joseph Thomson a mis en évidence l’électron et déterminé son rapport masse/charge. La découverte du noyau et la théorie atomique correspondent à d’autres étapes de l’histoire de l’atome.

Explication

L’énergie d’un photon est proportionnelle à sa fréquence selon la relation E=hν. Sa quantité de mouvement est, quant à elle, donnée par p=h/λ.

Explication

En 1871, Mendeleïev a déplacé 17 éléments après la révision des poids atomiques et introduit les notions de groupes et de périodes à partir des valences avec l’hydrogène et l’oxygène.

Explication

Le nombre quantique principal n définit la couche électronique et quantifie le niveau d’énergie. La forme de l’orbitale dépend plutôt du nombre quantique secondaire l.

Explication

La fonction d’onde décrit l’état quantique, tandis que |ψ|² représente la densité de probabilité de présence. Elle ne fournit donc pas une trajectoire classique.

Explication

Dans Hψ=Eψ, E est une valeur propre de l’opérateur hamiltonien H et correspond à une énergie mesurable du système quantique.

Explication

Un oxyde amphotère peut réagir à la fois avec un acide et avec une base. Cette propriété le distingue notamment des oxydes acides et basiques généralement associés respectivement aux non-métaux et aux métaux.

Explication

Une liaison ionique résulte d’un transfert d’électrons suivi d’une attraction électrostatique, tandis qu’une liaison covalente repose sur le partage d’électrons et possède un caractère directionnel.

Explication

En appliquant E = −13,6Zeff²/n², on obtient E = −13,6 × 16/4 = −54,4 eV. La formule montre que l’énergie dépend du carré de Zeff et de n².

Explication

Le potentiel d’ionisation est l’énergie nécessaire pour retirer un électron de valence à un atome isolé, gazeux, dans son état fondamental à 0 K. La capture d’un électron relève de l’affinité électronique.

Explication

Les isotopes possèdent le même numéro atomique \(Z\), donc le même nombre de protons, mais des nombres de masse \(A\) différents. Le même nombre de masse caractérise plutôt les isobares.

Explication

L’affinité électronique décrit la tendance d’un atome gazeux à retenir un électron pour former un anion, avec dégagement d’énergie lorsque la réaction est favorable. L’électronégativité concerne un atome engagé dans une liaison.

Explication

L’échantillon contient plusieurs espèces chimiques, l’eau et le chlorure de sodium, mais présente une seule phase visible : c’est donc un mélange homogène. Un corps pur ne contient qu’une seule espèce chimique.

Explication

Le nombre quantique magnétique vérifie −l≤m_l≤+l. Pour l=2, il possède donc cinq valeurs : −2, −1, 0, +1 et +2.

Explication

La charge nucléaire effective est donnée par Zeff = Z − σ, où σ représente l’écran exercé par les autres électrons. Elle est donc inférieure à Z dans un atome polyélectronique.

Explication

En appliquant n = m/M, on obtient n = 0,36/9 = 0,04 mol. La masse molaire doit donc être utilisée comme diviseur de la masse mesurée.

Explication

À couche principale identique, la pénétration suit l’ordre s > p > d. Un électron s est donc plus attiré par le noyau et possède une énergie plus basse qu’un électron p correspondant.

Explication

La relation de De Broglie est λ=h/p. Lorsque la quantité de mouvement est multipliée par deux, la longueur d’onde est donc divisée par deux.

Explication

Sur une période, Zeff augmente tandis que la couche principale occupée reste la même. L’attraction nucléaire accrue contracte le nuage électronique et réduit le rayon atomique.

Explication

La masse moyenne se calcule par pondération : \(M=10\times0{,}20+11\times0{,}80=10{,}8\) u. Chaque masse isotopique doit être multipliée par son abondance relative.

Explication

En 1869, Mendeleïev a classé les éléments par masse atomique croissante et regroupé dans une même colonne ceux présentant des analogies structurales et chimiques. Le classement par numéro atomique appartient à une évolution ultérieure.

Explication

Un corps pur est constitué d’une seule espèce chimique. Un mélange en contient plusieurs et peut être homogène ou hétérogène.

Explication

John Dalton a formulé scientifiquement la théorie atomique en 1803. Les autres noms correspondent à d’autres contributions historiques à l’étude de la matière ou de sa classification.

Explication

Les électrons du même groupe contribuent pour 0,35 à l’écran selon les règles de Slater. Les électrons de la couche n−1 de type s ou p contribuent pour 0,85, tandis que certains électrons plus internes contribuent pour 1.

Explication

Le nombre quantique secondaire vérifie 0≤l≤n−1. Pour n=3, les valeurs possibles sont donc 0, 1 et 2.

Explication

La faible déviation de la majorité des particules α montre que la matière de l’atome est concentrée dans un noyau. Les électrons occupent plutôt l’espace périphérique.

Explication

Le principe d’incertitude impose une limite fondamentale au produit des incertitudes sur la position et la quantité de mouvement. Cette limitation est une propriété quantique, et non une simple imperfection instrumentale.