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DS_liais_chim_2avr10_corrige.

Publié le 26/02/2014

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DS_liais_chim_2avr10_corrige.doc UFR de Chimie Année 2009-2010 Licence Sciences et Technologies SVTE Devoir surveillé de l'UE "liaison chimique et interactions moléculaires" du S2 2 avril 2010 Durée 2 h - calculatrices, documents et dictionnaires non autorisés Corrigé et barème sur 28 + 36 + 36 + 6 = 106 pt Ex. 1. Questions de cours 28 pt 1) A l'aide de quelle représentation peut-on définir un noyau atomique de symbole X ? Donner le nom des grandeurs qui interviennent dans cette représentation. On peut définir un noyau atomique à l'aide de la représentation A Z X. Z est le numéro atomique (ou nombre de charges), A est le nombre de masse. 1 pt 2×1 pt 2) Donner la définition de l'unité de masse atomique. Quel est le symbole de son unité ? Donner son expression numérique en kg. L'unité de masse atomique est égale à 1/12 de la masse d'un atome 12C dont la masse molaire vaut exactement 12 g.mol-1. 1 pt Le symbole de son unité est u. 1 pt 1u= 1 12.10 -3 10 -3 . = kg 12 NA 6,02.1023 1 pt 3) Donner l'expression littérale de l'énergie ?E libérée lors de la formation d'un noyau. Donner le nom des deux autres grandeurs qui interviennent dans cette expression. ?E = ?m.c2 1 pt ?m est le défaut de masse et c est la vitesse de la lumière. 2×1 pt 4) Définir le principe d'incertitude d'Heisenberg. Selon ce principe les incertitudes sur la quantité de mouvement p et la position x d'une entité ne sont pas indépendantes, elles sont liées par l'inégalité ?p?x >= h/2? où h est la constante de Planck. Cela signifie que l'on ne peut connaître exactement à la fois (au même moment) la quantité de mouvement (et donc la vitesse) et la position d'une entité de masse très faible tel un électron.2 pt 5) Citer les noms de deux séries de raies du spectre d'émission de l'atome d'hydrogène et préciser à quel domaine spectral elles appartiennent. Série de Lyman dont le domaine spectral se situe dans l'UV. 2×1 pt Série de Balmer dont le domaine spectral se situe dans le visible. 2×1 pt Autres réponses possibles : série de Pashen dont le domaine spectral se situe dans l'infrarouge proche, série de Brackett dans l'infrarouge lointain, série de Pfund dans l'infrarouge très lointain. 6) Expliciter le principe d'exclusion de Pauli. Dans un atome il ne peut y avoir plus d'un électron décrit par un même jeu de valeurs des quatre nombres quantiques. 2 pt 7) Nommer les groupes auxquels appartiennent les éléments de la colonne 2 et de la colonne 17 du tableau périodique (les colonnes étant numérotées de 1 à 18) ? A quel bloc appartiennent les métaux de transition ? Colonne 2 : alcalino-terreux. Colonne 17 : halogènes 2×1 pt Les métaux de transition appartiennent au bloc d. 1 pt 8) Comment évolue l'é...

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1 pt 9) Quel est le type d'ion le plus stable formé par les alcalins ? C'est un monocation.

1 pt 10) Quel nombre quantique (symbole) caractérise une sous-couche ? Donner sa valeur pour les sous-couches s, p et d ? Une sous-couche est caractérisée par le nombre quantique de symbole A.

1 pt s : A = 0 ; p : A = 1 ; d : A = 2 (0 pt si une erreur) 2 pt 11) Décrire en une phrase le modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène.

Dans le modèle de Bohr, l'atome d'hydrogène est représenté par un modèle planétaire où l'élec- tron gravite autour du noyau sur une orbite circulaire.

2 pt Ex.

2.

Ion hydrogénoïde de l'hélium 36 pt L’hélium est présent naturellement sous la forme de deux nucléides He4 2 et He3 2 dont les abon- dances respectives sont 99% et 1%.

1) Comment nomme-t-on ces deux nucléides ? Donner leurs nombres de nucléons, de protons, de neutrons et d’électrons.

5 pt Ce sont des isotopes de l’hélium.

1 pt He4 2 Nombre de nucléons = A = 4 Nombre de protons = Z = 2 Nombre de neutrons = A – Z = 4 - 2 = 2 Nombre d'électrons = Z – charge = 2 (si les quatre valeurs sont exactes) 2 pt He3 2 Nombre de nucléons = A = 3 Nombre de protons = Z = 2 Nombre de neutrons = A – Z = 3 - 2 = 1 Nombre d'électrons = Z – charge = 2 (si les quatre valeurs sont exactes) 2 pt 2) A quelle colonne appartient l’hélium (les colonnes du tableau périodique étant numérotées de 1 à 18) ? A quelle famille appartient-il ? 2 pt L’hélium appartient à la colonne 18.

1 pt L’hélium appartient à la famille des gaz rares.

1 pt 3) Donner l'expression numérique de la masse molaire (en g.mol -1) de l’hélium naturel en consi- dérant que la valeur de la masse molaire d’un nucléide (en g.mol-1) est égale à celle de son nombre de masse.

4 pt Si la masse molaire du nucléide est égale à la valeur du nombre de masse A, alors la masse mo- laire de He4 2 vaut 4 g.mol -1 et celle de He3 2 vaut 3 g.mol -1.

2 pt M(He) = 10099 .M( He4 2 ) + 1001 .M( He3 2 ) = 10099 .4 + 1001 .3 g.mol -1 2 pt 4) On s'intéresse à l'ion hydrogénoïde du nucléide He4 2 .

a) Identifier cet ion.

2 pt Un hydrogénoïde est un ion ne possédant qu’un seul électron.

Comme He possède deux élec- trons, il suffit qu'il en perde un pour obtenir un ion hydrogénoïde.

C’est donc + He 4 2 .

2 pt b) Calculer en eV les énergies E 1 et E 2 des deux premiers niveaux de cet ion et celle de l'état ionisé.

5 pt. »

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