CHIMIE

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L’élément cuivre
Le cuivre est l’élément de numéro atomique Z =29.
1 • a. Donner la configuration électronique attendue pour
l’atome de cuivre d’après les principes d’élaboration de la
classification périodique.
b. En fait, le cuivre présente une irrégularité de structure.
Il est en 3d 10 4s 1 . Proposer une explication. SOS
2 • a. Prévoir la configuration électronique des ions cuivre
(I) Cu + et cuivre (II) Cu 2+ .
b. On donne les énergies de première et seconde ionisation
du cuivre, respectivement 7,7 eV et 20,2 eV. Commenter ces
valeurs.
SOS : Rechercher les sous-couches totalement ou à demi
remplies.
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L’élément manganèse
1 • Donner la structure électronique fondamentale de l’atome
de manganèse (Z(Mn) =25).
2 • À quel bloc appartient cet élément ? Pourquoi ?
3 • Quels sont les degrés d’oxydation accessibles au manganèse
? Quels sont les plus stables a priori ? SOS
4 • On donne les énergies de troisième ionisation de quelques
éléments de la période du manganèse :
élément Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu
E i3 (eV) 24,8 27,5 29,3 31,0 33,7 30,6 33,5 35,2 36,8
On rappelle que l’énergie de troisième ionisation de l’espèce
M correspond à l’énergie qu’il faut fournir pour arracher un
électron à l’ion M 2+ .
Commenter ces valeurs (évolution et irrégularité). SOS
(D’après Concours Centrale-Supélec.)
SOS : 3 • Un élément est au degré d’oxydation x lorsqu’il
semble avoir formellement perdu x électrons.
4 • S’intéresser au type de sous-couche mis en jeu et à la
répartition des électrons sur les différents niveaux d’énergie
orbitalaire.
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Structures électroniques
1 • Donner la structure électronique des atomes d’oxygène
(Z =8) et d’azote (Z =7).
Les énergies de première et deuxième ionisation (en électronvolt)
des éléments de la deuxième période sont portées
dans le tableau ci-après.
2 • Rappeler la définition des énergies d’ionisation d’un atome.
3 • Les atomes de lithium, de bore et d’oxygène présentent
des singularités pour les énergies de deuxième ionisation.
Analyser les différences observées et proposer une interprétation
dans chaque cas. SOS
SOS : S’intéresser au type de sous-couche mis en jeu et
à la répartition des électrons sur les différents niveaux d’énergie
orbitalaire.
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Classification périodique des éléments
élément Li Be B C N O F Ne
Z 3 4 5 6 7 8 9 10
E i1
E i2
Exercice en relation
avec les travaux pratiques
Évolution de quelques propriétés
chimiques
Le sodium (Z =11), l’aluminium (Z =13) et le soufre (Z =16)
sont des éléments de la troisième période.
1 • Déterminer leur configuration électronique à l’état fondamental
et en déduire leur place dans la classification.
2 • Les combustions dans le dioxygène des corps simples
correspondants (Na (s), Al (s) et S (s)) conduisent respectivement
à deux solides blancs, l’oxyde de disodium Na 2O, et
le trioxyde de dialuminium, ou alumine, Al 2O 3 et à un gaz
irritant, le dioxyde de soufre SO 2.
Écrire les équations de ces combustions.
3 • L’oxyde de disodium se dissout facilement dans l’eau et
la solution obtenue est basique ; le dioxyde de soufre est également
soluble dans l’eau mais la solution obtenue est acide.
On dit pour cela que l’oxyde de disodium est un oxyde basique
et le dioxyde de soufre un oxyde acide.
a. Comment doit-on procéder pour réaliser ces tests ?
b. Écrire les équations de ces réactions. SOS
4 • L’alumine n’est pas soluble dans l’eau. Cependant, elle
est soluble dans une solution d’acide chlorhydrique,
H 3O + +Cl – , (avec formation d’ions aluminium (III) Al 3+ ) et
aussi dans une solution d’hydroxyde de sodium, Na + +HO – ,
(avec formation d’ions aluminate [Al(OH) 4] – ). On dit pour
cela que c’est un oxyde amphotère. Proposer une explication
et écrire les équations de ces réactions de dissolution.
SOS : Les ions hydroxyde sont responsables du caractère
basique de la première solution et les ions oxonium du caractère
acide de la seconde.
1
5,32 9,32 8,29 11,26 14,53 13,62 17,42 21,56
75,63 18,21 25,15 24,38 29,60 35,11 34,97 40,96
EXERCICES
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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