La charge nucléaire effective Z* ressentie par un électron de la
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Question 01 : La charge nucléaire effective Z* ressentie par un électron de la couche de valence de l'atome neutre de calcium Ca est de : (proposition :prop. prop. A : Z*= 1,75 prop. B : Z*= 2,85 prop. C : Z*= 3,65 prop. D : Z*= 4,3 prop. E : Z*= 5,85 Z* = Z - S s Ca : Z = 20 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Z* = 20 _ 0,35 _ 8 * 0,85 _ 10 * 1 = 2,85 Proposition B : Z*= 2,85 Question 02 : Quelle est l'affirmation exacte ? Proposition A : Le rayon atomique et l'affinité électronique varient dans le même sens. Proposition B : Le rayon atomique et l'électronégativité varient dans le même sens. Proposition C : L'énergie de quatrième ionisation d'un élément A correspond à l'énergie de la réaction A2+ (g) = A3+ (g) + 1 e-(g) Proposition D : Z* augmente de gauche à droite sur une ligne de la classification périodique. Proposition E : Le rayon d'un cation A+ est toujours plus élevé que le rayon de covalence de son atome neutre d'origine A. Z* = Z - S s Quand on passe d’un élément au suivant, on ajoute un proton et un électron (généralement dans le même groupe de Slater). Quand on passe d’un élément au suivant, Z augmente d’une unité et s augmente de 0,35. Z* augmente donc de 1 – 0,35 = 0,65. Proposition D : La charge nucléaire effective Z* augmente de gauche à droite sur une ligne de la classification périodique. Un atome « gros » à ses électrons « loin » du noyau, il les attire donc « peu » et est « peu électronégatif ». Son affinité électronique est faible. Un atome « petit » à ses électrons « près » du noyau, il les attire donc « fortement » et est « fortement électronégatif». Son affinité électronique est forte. Université Djillali Liabes 1/7 Le rayon atomique et l’affinité électronique varient donc en sens inverse. Le rayon atomique et l’électronégativité varient donc en sens inverse. L’énergie de quatrième ionisation est l'énergie de la réaction A3+ (g) = A4+ (g) + 1 e-(g) Quand on passe de l’atome neutre a un cation on enlève un électron de valence, l’effet d’écran diminue et Z* augmente. Le rayon d'un cation A+ est donc toujours plus petit que le rayon de covalence de son atome neutre d'origine A Question 3 : Soit la configuration électronique suivante : (Ar) 3d10 4s2 4p3 Quelle est l'affirmation exacte ? Proposition A : Il s'agit d_ un chalcogène. Proposition B : Il s'agit de l'atome neutre de Germanium Ge Proposition C : Il peut s'agir de l'ion Se2+ Proposition D : Il s'agit de l'ion SeProposition E : Il s'agit de l'atome neutre d'arsenic As Question 4 : Soit la configuration électronique suivante : (Ar) 3d10 4s2 4p3 Quelle est l'affirmation exacte ? Proposition A : Il s'agit d’un chalcogène. Proposition B : Il s'agit de l'atome neutre de Germanium Ge Proposition C : Il peut s'agir de l'ion Se2+ Proposition D : Il s'agit de l'ion Se- Proposition E : Il s'agit de l'atome neutre d'arsenic As question 05: (Ar) 3d10 4s2 4p3 è Colonne 15 Université Djillali Liabes 2/7 Les chalcogènes sont en colonne 16: s2 p4 Le Germanium est en colonne 14 : 4s2 4p2 Le Sélénium Se est en colonne 16 s2 p4 et Se2+ est en 4s2 4p2 Le Sélénium Se est en colonne 16 s2 p4 et Se- est en 4s2 4p5 L’arsenic As est en colonne 14 : 4s2 4p3 Proposition E : Il s'agit de l'atome neutre d'arsenic As Question 06 :pour un électron de valence de l'atome de numéro atomique Z = 23, la charge nucléaire effective de Slater Z* est : Réponse A : Z* = 4,55 Réponse B : Z* = 3,3 Réponse C : Z* = 6,75 Réponse D : Z* = 7,5 QUESTION 7 : Pour un électron de valence de l'atome de numéro atomique Z = 33, la charge nucléaire effective de Slater Z* est : Réponse A : Z* = 4,55 Réponse B : Z* = 3,3 Réponse C : Z* = 7,5 Réponse D : Z* = 6,3 Réponse E : Z* = 8,45 Z = 33 = 18 + 15 = (Ar) + 15 = (Ar) 4s2 3d10 4 p3 = (Ar) 3d10 4s2 4 p3 Groupe 1s 2s 2p 3s 3p 3d Effet d'écran sur 4s 1 1 0,85 0,85 4p Nombre d'électron total 2 8 8 10 4s 4p 0,35 5 Z* = 33 – ( 10 * 1 ) – (18*0,85 ) – ( 4*0,35 ) = 6,3 Réponse D : Z* = 6,3 Université Djillali Liabes 3/7 QUESTION 06 : Pour un électron de valence de l'atome de numéro atomique Z = 33, la charge nucléaire effective de Slater Z* est : Réponse A : Z* = 4,55 Réponse B : Z* = 3,3 Réponse C : Z* = 7,5 Réponse D : Z* = 6,3 Réponse E : Z* = 8,45ds Exercice : Un électron de valence de l’atome neutre et dans son état fondamental de configuration électronique : 1s2 ; 2s2 2p6 ; 3s2 3p3 est soumis à une charge effective nucléaire Z* de : Proposition A Z*=3,70 Proposition B Z*=4,80 Proposition C Z*=5,35 Proposition D Z*=5,75 Proposition E Z*=6,20 Exercice : Les alcalins On connaît actuellement 6 éléments appartenant à cette famille qui sont (classés par ordre croissant de leur numéro atomique) : lithium - sodium – potassium – rubidium – césium et francium 1) Quelle colonne de la classification périodique occupe cette famille ? 2) Donnez à chacun son numéro atomique et sa configuration électronique. 3) Un autre élément devrait normalement appartenir à cette famille mais en a été exclu. Lequel et pour quelle raison ? 4) Si l’on réussit un jour à obtenir un septième alcalino-terreux quels seront son numéro atomique et sa configuration électronique ? 5) Par utilisation de la règle de Sanderson montrer que ces éléments sont des métaux. 6) Quel type d’ion donnent les alcalins ? Université Djillali Liabes 4/7 7) Quelles sont les formules des oxydes des alcalins sachant qu’il s’agit de composés ioniques ? 8) Ces oxydes sont-ils acides ou basiques ? Exercice 4 : Les alcalino-terreux On connaît actuellement 6 éléments appartenant à cette famille qui sont (classés par ordre croissant de leur numéro atomique) : Béryllium – Magnésium - Calcium – Strontium – Baryum et Radium. 1) Quelle colonne de la classification périodique occupe la famille des alcalino-terreux ? 2) Donnez à chacun son numéro atomique et sa configuration électronique. 3) Un autre élément devrait normalement appartenir à cette famille mais en a été exclu. Lequel et pour quelle raison ? 4) Si l’on réussit un jour à obtenir un septième alcalino-terreux quels seront son numéro atomique et sa configuration électronique ? 5) Par utilisation de la règle de Sanderson montrer que ces éléments sont des métaux. 6) Quel type d’ion donnent les alcalino-terreux ? 7) Quelles sont les formules des oxydes des alcalino-terreux sachant qu’il s’agit de composés ioniques ? 8) Ces oxydes sont-ils acides ou basiques ? 1. Quelle colonne de la classification périodique occupe la famille : Colonne 1 1. Donnez à chacun son numéro atomique et sa configuration électronique. Il suffit de savoir qu'un alcalin est équivalent "à un gaz rare auquel on a ajouté 1 électron" Z Configuration électronique 1s2 2s2 = (He) 2s1 (He) 2s2 2p6 3 s1= (Ne) 3 s1 (Ne) 3s2 3p6 4 s1 = (Ar) 4 s1 (Ar) 3 d10 4s2 4p6 5 s1= (Kr) 5 s1 (Kr) 4d10 5s2 5p6 6 s1= (Xe) 6 s1 (Xe)4f14 5d10 6s2 6p6 7 s1= (Rn) 7 s1 Université Djillali Liabes 5/7 1) 1) Un autre élément devrait normalement appartenir à cette famille mais en a été exclu. Lequel et pour quelle raison ? Hydrogène H : Z = 1 soit 1s1 mais il n’appartient à aucune famille 2) Si l’on réussit un jour à obtenir un septième alcalino-terreux quel seront son numéro atomique et sa configuration électronique ? Z = 119 (Rn) 7s2 5f14 6d10 7p6 8s1 3) Quel type d’ion donnent les alcalino-terreux ? Ils perdent leurs deux électrons ns2 pour ressembler au gaz rare précédent : X2+ 4) Quelles sont les formules des oxydes des alcalino-terreux sachant qu’il s’agit de composés ioniques ? O prend 2 électrons pour ressembler à Ne soit O2M2+ + O2- = MO 5) Ces oxydes sont-ils acides ou basiques ? Justifiez simplement. Avec 2 électrons seulement sur leur couche de valence, les alcalino-terreux sont tous des métaux et leurs oxydes sont donc basiques. (Règle de Sanderson) Exercice 2 A2B3 est un composé ionique, il contient donc des ions chargés électriquement. Le Cation chargé positivement est obligatoirement A puisque A est un métal. Soit : An+ L'Anion chargé négativement est obligatoirement B puisque B est un non-métal. Soit : BmLes charges de A et B doivent se compenser pour que A2B3 soit électriquement neutre. 2n=3m On admet que n et m sont des entiers, de plus, puisqu'il s'agit d'ions stables on sait que leur charge est inférieure à 4. La seule solution possible est n = 3 et m = 2. Les ions concernés sont donc : A3+ et B2Les possibilités sont : A = Bore (B) ou Aluminium (Al) ; B = Oxygène (O) ou Soufre (S) Le Bore (B) de numéro atomique Z = 5 à pour configuration électronique 1s2 ; 2s2 2p1, il possède 3 électrons sur sa couche de n le plus élevé et il appartient à la deuxième période. D'après la règle de Sanderson il n'est donc pas un métal et doit donc être éliminé des hypothèses. L'Aluminium (Al) de numéro atomique Z = 13 à pour configuration électronique 1s2 ; 2s2 2p6 ; 3s2 3p1, il possède 3 électrons sur sa couche de n le plus élevé et il appartient à la troisième période. D'après Université Djillali Liabes 6/7 la règle de Sanderson il est donc bien un métal et peut donc être conservé dans nos hypothèses. L'Oxygène (O) de numéro atomique Z = 8 à pour configuration électronique 1s2 ; 2s2 2p4, il possède 6 électrons sur sa couche de n le plus élevé et il appartient à la deuxième période. D'après la règle de Sanderson il n'est donc pas un métal. On peut donc le conserver dans nos hypothèses. Le Soufre (S) de numéro atomique Z = 16 à pour configuration électronique 1s2 ; 2s2 2p6 ; 3s2 3p4, il possède 6 électrons sur sa couche de n le plus élevé et il appartient à la troisième période. D'après la règle de Sanderson il est donc bien un métal et peut donc être conservé dans nos hypothèses. Les deux possibilités restantes sont donc finalement : Al2O3 ou Al2S3 Université Djillali Liabes 7/7
