TD2-Mine-Corrections

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L2-ENSI-CONCOURS-2009
TD2 : Classification périodiques des éléments. Configuration électronique des éléments.
Corrections.
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I. Donner la signification des mots et expressions suivantes : table périodique des éléments,
période – groupe – bloc de la classification périodique, numéro atomique. Indiquer la place
des métaux alcalins et alcalinoterreux, halogènes, gaz noble, métaux de transition dans la
table périodique de Mendeleïev.
Table périodique des éléments, 1869, Mendeleïev.
La périodicité de la structure électronique est responsable de la périodicité des propriétés
physiques et chimiques observées pour les éléments. Les électrons des couches et sous-
couches externes sont à l’origine de ces propriétés. On comprend que des éléments situés sur
une même colonne du tableau précédent, donc de même configuration externe, aient des
propriétés similaires.
Le tableau est caractérisé par 7 lignes. Ce sont les 7 périodes. Les colonnes rassemblent
des éléments de même famille ou encore groupe. Ce sont des éléments de propriétés
analogues. La structure de la table : bloc s (remplissage de la sous couche s) : alcalins,
alcalino-terreux, He ; bloc p (remplissage de la sous couche p) ; les éléments de transition
forment le bloc d ; les lanthanides et les actinides forment le bloc f.
On numérote les groupes d’après le nombre d’électrons externes. Ces électrons, appelés
électrons de valence, sont responsables des propriétés chimiques. Les périodes ont des
longueurs croissantes. Toute période de rang N a une contenance fixée par les couches et
sous-couches suivantes Ns Np (N-1)d (N-2)f.
II. Déterminer, sans consulter de références, les répartitions électroniques des atomes
suivants :
a) Tellure (Z = 52) : 4d105S25p4, b) Mercure (Z = 80): 4f145d106S2, c) Nickel (Z = 28) :3d84S2
d) Cr3+ 3d3 ; K+ 3S23p6; Mo3+ 4d3, Cu2+ 3d9, Pt 4f145d96s1, Pt2+ 5d8, Ge3d104s24p2
III. Combien d’électrons célibataires se trouvent dans les composés suivants : Al, (0 é
célibataires) ; S(0 é célibataires), Cr2+(3d4, 4 é célibataires), Cr3+(3 é célibataires), Ir3+(5d6, 4 é
célibataires), Mo4+(2 é célibataires), Mo3+(3 é célibataires), Co2+(4 é célibataires), Fe2+(4 é
célibataires), Fe3+(5 é célibataires)
IV. Soient les configurations électroniques suivantes supposées dans l’état fondamental.
Lesquelles sont incorrectes et pourquoi ?
Règle de Pauli : dans un atome, deux électrons ne peuvent pas avoir leurs 4 nombres
quantiques identiques. Conséquence : Une orbitale peut décrire au maximum 2 électrons de
spins opposés.
Règle de Hund : Dans une sous-couche multiple les électrons occupent le maximum de cases
à l’état d’électrons célibataires à spins parallèles, avant de former des doublets.

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V. Les valeurs numériques suivantes des nombres quantiques pour un électron dans un atome
sont-elle possibles ou non ?
1 n = 2 l = 0 m = 0 oui
2 n = 2 l = 2 m = 0 non
3 n = 2 l = 1 m = -1 oui
4 n = 0 l = 0 m = 0 non
VI. Les distributions électroniques suivantes correspondent-elles à l’état fondamental, à un
état excité, ou sont-elles impossibles ?
1 1s2 2p63s2 impossible
2 1s2 2p62d2 impossible
3 1s2 2s12p3 état excité
4 (He) 2s2 état fondamental
5 (Xe) 5s2 impossible
6 (Ne) 3s13p33d2 état excité
7 (Ne) 3s23p4 état fondamental
VII. Quels sont les éléments suivants : 1s22s22p63s23p64s2 ; [Xe] 4f145d16s2 : Ca et Lu
VIII. Donner les définitions de l’énergie d’ionisation, d’affinité électronique,
d’électronégativité.
Energie d’ionisation : L’énergie de première ionisation d’un atome A est, par définition, la
différence d’énergie standard à 0 °K,
K rU0
associée à la réaction :
A(g)  A+(g) + é(g)
La courbe
)(
0ZfU K
r 
présente l’allure périodique attendue. Dans une période donnée,
l’énergie d’ionisation augmente avec le nombre atomique Z, de l’alcalin au gaz noble. A la fin
de la période, l’énergie d’ionisation diminue brutalement jusqu’à la valeur correspondant à
l’alcalin de la période suivante.
L’energie de la deuxième ionisation est associée à la réaction : A+(g) A2+(g) + é(g)
Affinité électronique : L’énergie de première fixation électronique d’un atome A est, par
définition, la différence d’énergie standard à 0 K associée à la réaction :A(g) + é(g) A-(g)
Il est intéressant noter que cette énergie est (au signe près) l’énergie de la première ionisation
de A-(g). Ce rapprochement fait que presque toutes les remarques fait au paragraphe
précédent se retrouve ici.
Incorrecte – règle
de Hund
Correct
Incorrecte –
énergie pas
maximale
Incorrecte – règle
de Pauli

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Electronégativité : Pour un atome, l’ionisation et l’affinité électronique sont des concepts
physique bien définis, conduisant à la détermination expérimentale des énergies associées. Par
contre, l’electronégativité est un concept qualitatif, na présentant pas de mesures directes.
L’electronégativité se définit comme l’aptitude d’un atome dans une molécule à attirer à lui
les é de liaison.
Autrement dit, si un atome A est lié chimiquement à un atome B, les é de liaison sont dirigés
vers le plus é/n des deux atomes. Soit l’é/n d’un atome A est plus grande que celle de l’atome
B. Alors, la liaison devient polarisée avec un supplément de charge négative sur A. Résultant
d’une probabilité de présence des é plus grand sur A que sur B. On parle encore de molécule
polaire, A- - B+.
Les échelles d’electronégativité : la notation a donné naissance à un grand nombre de
méthode indirectes d’evalution conduisant à des échelles d’é/n variées. On connaît l’échelle
de Pauling, Milliken et etc. Selon Milliken, l’é/n d’un atome est d’autant plus grande que cet
atome possède à la fois des énergies de fixation électronique et d’ionisation élevées. Plus un
atome attire à lui les électrons dans une molécule, plus il est électronégatif. Electronégativité
mesure une tendance et n’est pas définie d’une façon univoque. L’évolution de l’é/n dans la
classification périodique croit du bas vers le haut et de la gauche vers la droite. L’atome le
plus é/n est donc F et le moins é/n est le Na.
IX. Préciser les configurations électroniques des ions suivants :
a) F- 2s2p6 ; Na+ 3s0 ; Mg2+ 3S0 ;
b) Cl- 3s2p6 ; Ca2+ 4s0 ;
c) Mn2+ 3d5 ; Fe2+ 3d6 ; Co2+ 3d7 ; Ni2+ 3d8 ;
d) Cr3+ 3d3; Fe3+ 3d5.
X. On considère les atomes de charge nucléaire Z inférieure ou égale à 20 dans leur état
fondamental. Quel sont ceux qui :
1) sont diamagnétique : He, Be, Ne, Mg, Ar, Ca
2) ne possèdent qu’un électron célibataire : H, Li, B, F, Na, Al, Cl, K
3) possèdent deux électrons célibataires : C, O, Si, S.
XI. Donner la configuration électronique du platine (Pt, Z = 78) qui respecte la régle de
Klechkowsky. Sachant que les niveaux des OA 6s et 5d sont très proches en énergie, proposer
deux autres configurations électroniques possibles pour cet atome dans son état fondamental.
[Xe]6s24f145d8 ; [Xe]6s14f145d9 ; [Xe]6s04f145d10.