Structure de la matière – Chapitre 2 : Structure électronique des

Exercices d’application (feuille C08)
Lycée Hoche – BCSPT1A – A. Guillerand
Structure de la matière – Chapitre 2 : Structure électronique
des atomes
Exercices d’application
Analyse du spectre de raie de l’atome
d’hydrogène
1
2
On rappelle l’expression des niveaux d’énergie possibles
pour l’électron d’hydrogène :
1. Représenter sur un diagramme énergétique les
différents niveaux d’énergie possible pour l’électron
de l’atome d’hydrogène. On s’attachera à respecter
une échelle et à indiquer les valeurs des énergies des
quatre premiers niveaux et du dernier.
Dans le spectre d’émission de l’atome d’hydrogène, les
raies apparaissent par groupes, portant le nom du physicien
qui les a découvertes (Lyman, Balmer, Paschen).
Les spectroscopistes ont trouvé une règle empirique,
appelée la relation de Ritz, donnant l’énergie de l’onde
émise :
Avec
et
des entiers strictement positifs et
2. Montrer que l’expression des niveaux d’énergie de
l’électron de l’atome d’hydrogène, déterminée grâce à
l’équation de Schrödinger, permet de justifier la
relation empirique de Ritz. À quoi correspondent et
?
Une série de raies est interprétée comme la manifestation
de désexcitations, ayant toutes en commun le retour vers
un niveau d’énergie
donné. Ainsi les désexcitations
vers le niveau fondamental
constituent la série de
Lyman et celles vers le niveau fondamental
la série
de Balmer.
3. Calculer les longueurs d’onde des trois premières
raies et de la dernière de chacune de ces séries.
4. Dans quel domaine du spectre électromagnétique se
situent ces longueurs d’onde ?
5. Représenter
les
transitions
électroniques
correspondantes sur le diagramme des niveaux
d’énergie électroniques.
Données : constante de Planck
célérité de la lumière dans le vide
, conversion
1. Donner la configuration électronique de l’atome
d’oxygène (
) dans son état fondamental.
Montrer que la répartition électronique peut se faire de
quatre manières différentes. Préciser celle qui respecte
la règle de Hund.
2. Donner la configuration électronique de l’atome de
cobalt (Co,
) dans son état fondamental.
3. Donner la configuration électronique de l’atome de
tantale (Ta,
) dans son état fondamental.
3
L’atome de calcium
L’atome de calcium possède un numéro atomique
.
1. Écrire la configuration électronique de cet atome à
l’état fondamental.
2. Exprimer pour les électrons de la dernière couche
occupée les quadruplets (
).
3. Peut-on associer à des électrons de cet atome, les
quadruplets suivants : (
,(
. Si oui
l’électron concerné appartient-il à la configuration
fondamentale ou à une configuration excitée.
4. Donner le nom de l’OA que les électrons suivants
occupent puis classer ses électrons par ordre croissant
énergétique puis par ordre croissant de rayon
orbitalaire.
4
Électrons de cœur et électrons de valence
La configuration électronique de l’atome de titane Ti est :
Identifier les électrons de valence et les électrons de cœur.
J.s,
J.
Configurations électroniques de différents
atomes
5
Configuration électronique de cations
La configuration électronique de l’atome de fer Fe est :
1. Donner la configuration des ions
et
2. Lequel de ces deux ions est le plus stable ?
Structure de la matière – Chapitre 2 : Structure électronique des atomes
.
Page 1
Exercices d’application (feuille C08)
6
Lycée Hoche – BCSPT1A – A. Guillerand
Autour de l’élément soufre
Répondre aux questions sans regarder la classification
périodique.
Le numéro atomique du soufre est
.
1. Déterminer la position du soufre dans le tableau
périodique (numéro de ligne, numéro de colonne du
tableau périodique).
2. Représenter la configuration électronique de l’ion
sulfure
. Que peut-on remarquer ?
3. Écrire la configuration électronique de l’élément
situé juste en dessous du soufre dans la classification
périodique. Quel est son numéro atomique ?
Comparer l’électronégativité et le rayon atomique de
l’atome de soufre et de l’atome .
4. Écrire la configuration électronique de l’élément
situé dans la même ligne que l’élément soufre mais
dans la 1ère colonne de la classification périodique.
Quel est son numéro atomique ? Comparer
l’électronégativité et le rayon atomique de l’atome de
soufre et de l’atome .
Structure de la matière – Chapitre 2 : Structure électronique des atomes
Page 2