CHIMIE

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**Éléments de transition
1 • Établir la configuration électronique de l’atome de
vanadium (Z = 23) dans son état fondamental.
2 • Comparer son énergie orbitalaire avec celle de la configuration
suivante :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5
3 • Montrer que l’on peut distinguer ces deux configurations
en considérant les propriétés magnétiques de l’atome
de vanadium.
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**Ions des éléments de transition
1 • Établir la configuration électronique de l’atome de
cobalt (Z = 27) dans son état fondamental.
2 • Le cobalt peut donner un ion cobalt (II) en perdant
deux de ses électrons de valence.
Comparer l’énergie orbitalaire des deux types d’ions Co 2+
les plus faciles à obtenir.
Quel est le plus stable ?
3 • Utiliser le résultat de la question 2) pour déterminer
l’énergie d’ionisation du cobalt en cobalt (II).
4 • Le cobalt peut également donner des ions cobalt (III).
Comparer l’énergie d’ionisation du cobalt (II) et celle du
cobalt (III).
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Rayon des O.A.
1 • Étudier la densité radiale de probabilité de présence
correspondant aux O.A. 2s et 2p.
2 • En déduire le rayon de ces O.A.
Données :
2s = R2,0 = 3/2
1
2p = R2,1 = 3/2
1
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a0
a0
. .2 – . e– 2a r
1
r
0
212 a0
. . .e – 2a r
1
r
0
216 a0
Rayons des orbitales
1 • Donner la configuration électronique de bore (Z =5)
dans l’état fondamental.
2 • Calculer le rayon des différentes O.A. occupées de cet
atome. On se reportera au cours pour les formules nécessaires.
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Anions halogènures
On donne les numéros atomiques Z(I) =53 et Z(Br) =35,
le tableau des constantes d’écran et les valeurs du nombre
quantique principal n* apparaissant dans l’approximation
de Slater.
1 • Donner la configuration électronique des ions iodure
I - et bromure Br - en faisant apparaître les électrons dans
un diagramme énergétique.
2 • On rappelle que l’approximation de Slater fait apparaître
des groupes d’électrons ayant la même constante
d’écran. On notera ces groupes de Slater comme suit :
I:1s; II : (2s, 2p) ;III : (3s, 3p) ;IV : 3d ; V:(4s, 4p) ;
VI : 4d ; VII : (5s, 5p).
Déterminer pour chaque ion le nombre de charge effectif Z*
associé au dernier groupe de Slater occupé par les électrons.
3 • Une formule approchée du rayon d’un ion est
rion = n a0 où a0 = 53 pm est le rayon de Bohr et où
*2
Z *
n* et Z* sont relatifs au dernier groupe de Slater occupé.
Déterminer r (I – ) et r (Br – ).
4 • Comparer aux valeurs expérimentales :
r exp (I – )=216 pm et r exp (Br – )=195 pm.
Que dire de l’approximation de Slater ?
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Modèle quantique de l’atome
n 1 2 3 4 5
n* 1,0 2,0 3,0 3,7 4,0
Utilisation des acquis
Configuration électronique
du tungstène
Le tungstène a pour numéro atomique Z =74;son nombre
de masse est A =184.
1 • Quelle est la composition de l’atome de tungstène ?
2 • Donner le nom des nombres quantiques n, , m et m s
et préciser les grandeurs physiques qu’ils quantifient.
3 • Les orbitales atomiques (ou sous-couches) sont désignées
par les lettres s , p , d et f. À quoi correspondent ces
lettres ?
4 • Rappeler la règle de Klechkowski.
5 • Celle-ci s’applique sans anomalie au tungstène : écrire
la configuration électronique du tungstène dans son état
fondamental. À quel groupe appartient-il ?
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(D’après Concours Mines, Ponts.)
EXERCICES
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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