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Université Pierre et Marie Curie Licence 1ère année Chimie : Structure et Réactivité 1C001 Contrôle Continu 1 17 Octobre 2013 Durée : 60 mn Toutes les réponses doivent être justifiées Seules les calculatrices de type collège sont autorisées Exercice 1 : durée indicative 30 mn Le lithium a un numéro atomique Z = 3. Son énergie de première ionisation est Ei,1 = 5,4 eV. Son énergie de deuxième ionisation est Ei,2 = 75,6 eV. 1/ Structure électronique 1.1. Écrire la configuration électronique de l’atome de lithium à l'état fondamental. 1.2. Écrire l’ensemble des nombres quantiques associés à chaque électron de l’atome de lithium dans son état fondamental. 1.3. Représenter schématiquement la (les) orbitale(s) atomique(s) de l’(des) électron(s) de valence du lithium à l’état fondamental. 2/ Énergies d’ionisation 2.1. Définir l’énergie d’ionisation d’un atome. Comment cette grandeur évolue-­‐t-­‐elle dans le tableau périodique ? 2.2. Écrire les équations correspondant aux 1ère, 2ème et 3ème ionisations de l’atome de lithium. 2.3. Une radiation lumineuse de longueur d’onde λ = 120 nm peut-­‐elle permettre de réaliser la première ionisation de l’atome de lithium ? Données : h = 6,6 × 10–34 J.s ; c = 3 × 108 m.s–1 ; e = 1,6 × 10–19 C 2.4. Sachant que Li2+ est un ion hydrogénoïde, donner l’expression littérale de son énergie. Calculer l’énergie de son état fondamental en eV et en kJ.mol–1. 2.5. Déduire de la question précédente, la valeur de l’énergie de la 3ème ionisation du lithium. Exprimer le résultat en eV. 2.6. Commenter les valeurs relatives des énergies d'ionisation successives du lithium. Na = 6.022 x 10 23 mol-­1 1 3/ La molécule d'hydrure de lithium LiH. 3.1. Rappeler comment varie l'électronégativité dans le tableau périodique. 3.2. La molécule LiH est-­‐elle polaire ? Représenter la molécule avec, le cas échéant, son moment dipolaire. 3.3. Calculer le pourcentage d’ionicité de la liaison sachant que la norme du moment dipolaire est de 6,0 Debye et la longueur de la liaison de 0,1595 nm. Donnée : 1 D = 3,3 × 10–30 C.m Exercice 2 : durée indicative 10 mn Le sélénium (Z = 34) peut se combiner avec le fluor (Z = 9) pour donner les composés SeF4 et SeF6 où Se est l’atome central. 1. Déterminer le nombre d'électrons de valence de Se et F. 2. En déduire le nombre de doublets dans chacune des molécules. 3. Écrire les schémas de Lewis des deux molécules. 4. Les schémas de Lewis obtenus à la question 3 obéissent-­‐ils à la règle de l'octet ? Exercice 3 : durée indicative 20 mn Un espion chimiste propose de chiffrer les informations en faisant appel à un codage basé sur le tableau périodique. Ainsi, pour coder le mot «Paris» il lui suffit de faire passer la succession des numéros atomiques suivants : 15 33 44 77 51 et de prendre la première lettre de chaque élément correspondant : 15P 33As 44Ru 77Ir 51Sb Pour son nouveau message, il utilise les éléments chimiques qui correspondent à chacune des affirmations suivantes : 1. L’halogène situé sur la 5ème période du tableau périodique. 2. L'élément dont le cation X2+ est un ion hydrogénoïde. 3. Le premier élément de la 4ème colonne du bloc p. 4. Le métal de transition situé sur la 4ème période et ayant 5 électrons de valence. 5. L'élément de configuration électronique [Xe] 6s2 4f12. 6. L'élément de numéro atomique 92, ayant des isotopes radioactifs. 7. L élément de configuration électronique 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. 8. Le métal alcalino-­‐terreux situé sur la 3ème période. 2 9. L'élément de plus bas numéro atomique ayant une couche de valence ns2 np2. Quel est le message codé dans les phrases (1)-­‐(9) transmis par l’espion ? (vous justifierez chaque réponse) 3