CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Optique, 1 re année, MPSI-PCSI-PTSI –La photocopie non autorisée est un délit
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Exercices
1 • Déterminer la constante de Rydberg avec cinq chiffres
significatifs pour le deutérium. On précisera la méthode utilisée.
2 • En notant n le nombre quantique principal, déterminer le
nombre maximum d’électrons que peut contenir un niveau
d’énergie E n.
3 • Définir l’affinité électronique A.E. de l’hydrogène en
écrivant l’équation de la réaction associée.
4 • Les tables donnent A.E. =70 kJ.mol –1 . Cette affinité,
faible mais positive, limite la formation d’hydrures métalliques
aux éléments dont l’énergie d’ionisation est la plus
faible dans chaque période. Dans quelle colonne sont-ils
situés ?
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Spectroscopie
Des atomes d’hydrogène à l’état fondamental sont excités par
un rayonnement U.V. de longueur d’onde 97,35 nm.
1 • Quel est le nombre quantique principal n de l’état ainsi
obtenu ? Cet état excité est-il dégénéré ? Quelles sont les
orbitales atomiques correspondant à cet état ?
2 • Quelles sont les longueurs d’onde des différentes radiations
que peuvent émettre ces atomes lorsqu’ils se désexcitent
?
3 • Quelle est l’énergie nécessaire pour ioniser un atome
d’hydrogène ? SOS
Données : h = 6,62.10 –34 J.s ; c = 3,00.108 m.s –1 ;
1,00 eV =1,60.10 –19 J.
Énergie des niveaux électroniques de l’atome d’hydrogène :
En(eV) =
–13,6 .
n2 SOS : Revoir, si nécessaire le paragraphe 5.1.1.
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Exception
1 • Établir, en utilisant la règle de Klechkowski, la configuration
électronique de l’atome de chrome (Z = 24) à l’état fondamental.
2 • Sachant que les énergies des O.A. 4s et 3d sont quasiment
égales, montrer que l’état fondamental n’a pas la configuration
électronique établie au 1) et la rectifier.
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L’élément azote
1 • Donner la configuration électronique de l’atome d’azote
dans son état fondamental.
2 • Citer un autre élément appartenant à la même colonne du
tableau périodique. Donner son numéro atomique et sa configuration.
3 • Le tableau ci-dessous regroupe les énergies de première
ionisation des éléments de la période de l’azote. Justifier la
tendance générale et les anomalies observées.
élément Li Be B C N O F Ne
E i 1 (eV) 5,4 9,3 8,3 11,3 14,5 13,6 17,4 21,6
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L’uranium
La configuration électronique de l’atome d’uranium à l’état
fondamental est :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14
5d 10 6p 6 7s 2 6p 6 7s 2 5f 3 6d 1
1 • Quelle est la règle de remplissage que ne respecte pas
cette configuration ?
2 • Un élément est au degré d’oxydation x lorsqu’il semble
avoir formellement perdu x électrons. Expliquer pourquoi on
trouve fréquemment l’uranium au degré d’oxydation +VI.
3 • D’autres éléments donnent aussi des composés stables au
degré d’oxydation +VI. Parmi ceux-ci, on trouve :
a. Le soufre:donner le numéro atomique du soufre et sa configuration
électronique sachant qu’il donne des composés stables
au degré d’oxydation +VI et qu’il se situe dans la classification
entre le néon (Z (Ne) = 10) et l’argon
(Z (Ar) =18).
b. Les éléments de transition de la colonne 6:chrome,
molybdène, tungstène. Expliquer pourquoi ces éléments
donnent des composés stables au degré +VI en traitant
uniquement le cas du chrome (Z (Cr) =24).
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L’élément carbone
(D’après Concours Mines, Ponts.)
1 • Donner la configuration électronique d’un atome de
carbone (Z =6).
2 • Rappeler les équations des réactions relatives à l’attachement
électronique et à la première ionisation de l’atome
de carbone. Quel est le signe des énergies mises en jeu dans
chaque processus ?
3 • Rappeler la définition de l’électronégativité d’un élément
dans l’échelle de Mulliken. Calculer celle du carbone. Par
quel facteur faut-il diviser cette valeur pour retrouver la valeur
de l’électronégativité dans l’échelle de Pauling, P (C) =2,52 ?
Données : E att 1 (C) =–1,3 eV. atome –1 ;
E i 1 (C) =11,3 eV. atome –1 .