Examen de Chimie : Structure et État de la Matière

Université Cadi Ayyad
Faculté des Sciences et Techniques
Département Sciences Chimiques
Marrakech
TRONC COMMUN MIPC
Année universitaire 2022-2023
Contrôle 1 Module « Structure et Etat de la Matière »
1h30min
Données :
1s
2s2p
3s3p
3d
4s4p
4d
4f
5s5p
1s
0,31
2s2p
0,85
0,35
3s3p
1
0,85
0,35
3d
1
1
1
0,35
4s4p
1
1
0,85
0,85
0,35
4d
1
1
1
1
1
0,35
4f
1
1
1
1
1
1
0,35
5s5p
1
1
1
1
0,85
0,85
0,85
0,35
n
1
2
3
4
5
6
n'
1
2
3
3,7
4
4,2
h = 6,626 10-34J.s
1eV = 1,602 10-19
(J)
NA = 6,023 1023 mol-1
c = 3 108 ms-1
Qe = - 1,602 10-19
(C)
RH = 1,09677 107 m-
mélectron = 5,489 10-4
(u.m.a)
mProton=1,00728
(u.m.a)
mNeutron=1,00867 (u.m.a)
Exercice d’application du cours
On considère la configuration électronique de valence suivante :
1. Préciser les quatre nombres quantiques de ces électrons.
2. Représenter dans un référentiel orthonormé les orbitales atomiques de valence et indiquer leurs symétries.
3. Préciser les coordonnées spatiales (coordonnées sphériques) dont dépendent les fonctions d’ondes
caractérisant un électron occupant la case 2s et celui occupant une case 2p.
4. Rappeler l’expression de la densité de probabilité de présence d’un électron dans l’espace entourant le noyau.
Exercice 1
Soit l’électron d’un ion hydrogénoïde Zdans le 4ème état excité
1. Quelle est en eV l’énergie d’ionisation de l’ion Z dans cet état excité.
2. Représenter sur un diagramme les transitions d’émission possibles à partir de ce niveau.
3. Calculer les longueurs d’onde en nm des différentes raies de la série de Paschen.
Si l’ion hydrogénoïde Z initialement dans son état fondamental absorbe un photon de longueur d’onde 
 et par la suite il émet un photon de longueur d’onde d’onde .
4. Sur quel niveau l’électron se trouve-t-il après l’absorption ainsi qu’après l’émission.
5. Préciser le domaine spectral de ces deux longueurs d’onde et .
Exercice 2
Soit un atome ZX possédant 120 nucléons et la charge de son noyau est Q = + 08,01.10-18 C.
1. Déterminer le nombre d’électrons, de protons et de neutrons de l’atome ZX.
2. Calculer l’énergie de liaison du nucléïde 
 en MeV par nucléon sachant que la masse atomique
réelle de l’isotope 
 est 119,9022 u.m.a.
3. Déterminer la configuration électronique de l’atome X et celle des cations X2+ et X4+.
4. En déduire la période, la colonne, le groupe et le bloc auquel appartient l’atome ZX.
5. Déterminer la charge nucléaire effective ressentie par un électron de valence de l’atome ZX.

6. Calculer l’énergie d’un électron de valence de l’atome ZX selon la théorie de Slater.
7. Calculer l’énergie nécessaire pour ioniser deux électrons de l’atome ZX et en déduire la longueur
d’onde correspondante.
Les principaux minerais contenant l’atome X sont : les oxydes (XO2 et X3O4), les sulfures (XS et XS2),
l’hexafluorostantanate (Na2XF6) et le chlorure stanneux (XCl2).
8. Déterminer le degré d’oxydation (nombre d’oxydation) de l’atome X des composés suivants : XO2,
X3O4, XS, XS2, Na2XF6 et XCl2.
Composé
XO2
X3O4
XS
XS2
Na2XF6
XCl2
Degré d’oxydation de X