L1pcsm sr 16 17 1er - Cours de Chimie en 1ère année

Département de Chimie
Faculté des Sciences et Techniques
Université Cheikh Anta Diop de Dakar
Année universitaire 2016-2017
Série de Révision (Pour et par les étudiants uniquement)
Exercice I Défaut de masse – Energie (L1PCSM 2008)
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La masse d’un noyau d’hélium ( 2 He ) est égale à 4,0026 uma. Déterminer :
I.1. L’énergie totale de liaison du noyau en MeV sachant que les masses du proton et du
neutron sont respectivement 1,007565 et 1,008665 uma.
I.2. L’énergie minimale nécessaire pour libérer un nucléon de ce noyau.
Réponse : EL = 27,81 MeV- 6,59 MeV
Exercice 2
Spectrographie de masse (L1PCSM 2016)
Dans un spectrographe de masse de Dempster, on se propose de déterminer les
𝐴
𝐴
abondances relatives x1 et x 2 des deux isotopes du néon 101𝑁𝑒 𝑒𝑡 102 𝑁𝑒. Pour cela les atomes
sont ionisés en Ne+.
I.1 Représenter le schéma annoté.
I.2 L'expérience montre que les rayons des deux ions valent 52,57 cm et 55,14 cm. Déterminer
les masses atomique mi de chaque isotope sachant 1uma = 1,6605.10-27 kg
I.3 Calculer l'abondance relative (en %) des deux isotopes dans le néon naturel de masse molaire
atomique égale à 20,1797 g mol-1, U = 15.103V ; B = 0,15 Tesla ; e = 1,602.10-19C,
Exercice 3 Expérience de Millikan (PC1 2011)
Une gouttelette d’huile est en chute libre entre les armatures d’un condensateur qui n’est
pas chargé. Le rayon de cette gouttelette est de r  6,50  10 6 m et elle porte une charge égale
à celle de 200 électrons. Donner la direction, le sens et l’intensité du champ électrique qu’il faut
appliquer pour immobiliser la gouttelette. On néglige la poussée d’Archimède de l’air.
Données : Masse volumique de l’huile   113,6kg / m3 ; coefficient de viscosité de
l’air   1,824  10 5 kg / m  s : e = 1,602x10-19 C ;
Exercice 4
2008
L'élément hydrogène a trois isotopes: l'hydrogène ( 11 H ), le deutérium ( 21 H ) et le tritium ( 31 H ).
1)- Donner la composition du noyau et la configuration électronique des trois nucléides.
2)- Le tritium est radioactif, émetteur β- dont la période radioactive est : T= 12,5 ans. Ecrire
l'équation de désintégration du noyau de tritium.
3)- Le tritium se forme dans l'atmosphère; sa teneur est la même dans l'atmosphère et dans les
eaux de pluie. Dans l'eau d'une nappe phréatique la teneur en tritium est quatre fois plus faible
que dans les eaux de pluie. Evaluer le temps de renouvellement de cette nappe phréatique.
Réponse 3) t= 25 ans.
Exercice 5
Période de radionucléide L1PCSM 2016
207
Le noyau d’astate 211
85𝐴𝑡 se désintègre par émission 𝛼 en donnant le noyau fils 83𝐵𝑖 .
III.1 Donner l’équation de désintégration de l’astate
III.2 Calculer sa période sachant que 2,7.1015 particules 𝛼 sont émises lors de la première heure
de désintégration d’une masse m0 = 10-5 g d’astate 211
85𝐴𝑡 .)
-2
III.3 Quelle masse de At a une activité égale à 10 Ci. (1 Ci = 3,7.10-10Bq, M(At)=211 u
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Réponse : T= 6,972 h ; m = 4,67.10-7g
Exercice 6: Le potassium naturel renferme une proportion de 0,012⁰/⁰ atome de l’isotope 4019K
qui est radioactif et émetteur β⁻
1) Ecrire la réaction de désintégration nucléaire et identifier les produits de la réaction.
2) Un gramme de chlorure de potassium naturel émet 11,6 particules β ⁻ par seconde, on
demande d’en déduire λ et T pour le potassium 40. En admettant pour la terre un âge de 3
milliards d’années, quelle était la teneur de potassium naturel en potassium 40 lors de la
formation de la terre.
Données : Cl = 35,5 ; K = 39,1
Exercice 7. Théorie de Bohr ( PC1 2003)
Si l'ion 199 F 8 dans son état fondamental absorbe un photon de longueur d'onde a puis émet
un photon de longueur d'onde  e , sur quel niveau l'électron se trouve-t-il après cette émission,
dans les cas suivants ?. ( RH  1,09678 107 m1 ).





b)- a  12,66 A et e  81,05 A
a)- a  11,58 A et e  324,18 A

c)- a  11,73 A et e  11,49 A
Réponse c) impossible
Exercice 8 Spectre de l’atome d’hydrogène) Juin 2015 L1PCSM
Soumis à une différence de potentiel U de quelques volts, l’électron de l’atome
d’hydrogène passe à un niveau excité n > 1. Si l’atome absorbe ensuite un photon de longueur
d’onde λa = 823,55 nm il atteint un niveau final p > n. L’atome se une désexcite alors totalement
par émission d’un photon de grande fréquence, et de nombre d’onde σe=109634,12 cm-1.
1) Calculer en eV l’énergie nécessaire pour la première excitation (ΔΕ1n ).
1
2) En posant E0 = hcRH, exprimer 𝑛² = 𝑓(𝜆𝑎 ; 𝜆𝑒 ; 𝑅𝐻 )𝜆
3) Calculer la valeur de n.
4) Calculer la valeur de p et faire un diagramme d’énergie des différentes transitions.
Réponse : n=2 et p = 50.
Exercice 9 - Questions de cours 2005-06
Dire si ces assertions sont vraies ou fausses en le justifiant.
1- Le moment où un radioélément va se désintégrer peut être prévu avec précision.
2- Dans une réaction nucléaire le numéro atomique se conserve mais le nombre de
nucléons ne se conserve pas.
3- Les nombres 2, 8, 16, 28 sont des nombres dits magiques en chimie nucléaire.
4- L’activité d’un échantillon radioactif est inversement proportionnelle à la période du
radioélément qu’il contient.
5- Les noyaux 1530 P et 1532 P sont des isobares.
6) De deux noyaux, le plus stable est celui qui a la plus grande énergie de liaison
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