Correction du DM n°2 - PCSI CPGE Brizeux 2009/2010

DM n°2
Architecture de la matière
CORRECTION
Jeu de piste dans la classification périodique
N° Indication
Identification
Cs
1
Est utilisé dans la définition de la seconde.
2
Est le métal du bloc p de plus petit Z.
Al
3
33+ est un ion hydrogénoïde, c’est-à-dire qu’il
possède
autant
d’électrons
que
l’atome
d’hydrogène.
Est un gaz radioactif dont il convient de se
protéger en aérant bien sa maison.
Be
4
Rn
Justification
La seconde est la durée de 9 192 631 770
périodes de la radiation correspondant à la
transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4
de l’état fondamental 6S½ de l’atome de césium
133.
Les éléments du bloc p de Z<13 ne sont pas
des métaux.
Be possède 4 électrons, donc Be3+ n’en
possède qu’un.
Le radon est souvent présent dans les
habitations peu ventilées ou construites sur
des sols à fort dégagement de radon. Il est
source de cancer du poumon
Il est donc au-dessus de 6, qui est l’actinide
de même configuration électronique de
valence.
5
Est le lanthanide ayant même nombre d’électrons
de valence que 6.
Gd
6
Est nommé en l’honneur de la seule personne
ayant reçu un prix Nobel de chimie et un prix
Nobel de physique
Est l’élément ayant l’énergie de première
ionisation la plus élevée.
Cm
C’est le curium, nommé en l’honneur de
Marie Curie.
He
B
9
Est l’élément de la deuxième période ne possédant,
dans son état fondamental, qu’un électron p.
Est l’élément radioactif de Z le plus faible.
Tc
10
Constitue le diamant.
C
11
12
13
Métal de point de fusion le plus haut.
Possède 8 protons de moins que 21.
Possède deux électrons célibataires, est dans la
même ligne que 37 et que 48 et Z(13)<Z(37).
W
Sc
Si
14
Possède des isotopes appelés deutérium et tritium.
H
15
Fait partie des trois éléments les plus
électronégatifs et n’est pas dans la même colonne
que les deux autres.
O
L’énergie d’ionisation croît de gauche à
droite et de bas en haut dans la
classification, donc l’élément ayant l’énergie
d’ionisation la plus élevée est en haut à
droite.
Configuration
électronique
à
l’état
fondamental : 1s2 2s2 2p1.
Premier élément ne comportant aucun
isotope stable.
Le diamant est un empilement organisé
d’atomes de carbone. (Voir futur cours de
cristallographie.)
Tf = 3695 K
Se situe donc 8 cases avant 21.
Par élimination. 48 faisant partie des 3
éléments les plus électronégatifs, 13, 37 et
48 sont tous soit dans la deuxième ligne, soit
dans
la
troisième.
Les
colonnes
correspondant aux éléments possédant 2
électrons célibataires sont les colonnes 4, 10
14 et 16. Parmi la ligne 2 et la ligne 3, seule
la ligne 3 possède des cases encore vacantes
dans les colonnes 14 et 16 à l’issue d’un
premier tour d’attribution. Donc 13 est dans
la colonne 14, ligne 3 et 37 est dans la
colonne 16, ligne 3.
C’est l’hydrogène. (Outre le proton, il y a un
neutron dans le noyau du deutérium et deux
dans le tritium.)
Les trois éléments les plus électronégatifs
sont F, O et Cl (en haut à droite, gaz rares
exclus).
7
8
DM n°2 – Architecture de la matière
1
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Est le gaz rare de la période de 28.
Elément solide le moins dense existant. Elément
très utilisé dans la fabrication de batteries.
Métal du bloc p appartenant à la même famille que
10 et dont le nmax est 5.
Forme une molécule diatomique qui est (à
température ambiante et pression atmosphérique)
un liquide orange très toxique.
Est l’alcalin de la 5ème période.
Famille de métaux de transition connus depuis
d’Antiquité. Z(21)<Z(22)<Z(23)
Xe
Li
Ligne 5 et colonne 18, c’est le xénon.
Ligne 2 et colonne 1, c’est le lithium.
Sn
Même famille que 10, donc colonne 14 et
nmax = 5, donc ligne 5.
La molécule en question est le dibrome Br2.
Br
Rb
Cu
Ag
Au
At
27
28
Est l’élément le moins électronégatif de la colonne
dont l’électronégativité moyenne est la plus élevée.
Est nommé en l’honneur d’un grand physicien
nucléaire italien du XXème siècle.
Est un métal du groupe p très ductile connu depuis
l’Antiquité.
Est l’élément naturel de Z le plus grand.
282+ est isoélectronique1 de 20.
29
293- est isoélectronique de 20.
Se
30
Est un alcalin.
Na
31
Est l’alcalino-terreux de la 4ème période.
Ca
32
33
Z(32)=Z(27)+2.
Possède 3 électrons célibataires et Z(33)<18.
Pu
P
34
35
36
Est un alcalin radioactif.
Est un alcalino-terreux radioactif.
Fait partie d’une famille connue pour son inertie
chimique et possède une sous-couche d totalement
remplie.
Possède 2 électrons célibataires.
Est un métal très fortement réducteur de la même
période que 12.
Fr
Ra
Kr
Donnent leur nom aux groupes de 14 éléments qui
leur succèdent. Z(39)<Z(40)
La
Ac
Zn
Cd
Hg
I
25
26
37
38
39
40
41
42
43
44
45
1
Sont des métaux du bloc d qui ont toutes leurs
sous-couches remplies. Z(41)<Z(42)<Z(43)
A pour configuration électronique de valence 5s2
5p5.
Forme (à température ambiante et pression
Fm
Pb
U
Y
S
K
N
Les alcalins occupent la première colonne.
C’est le seul groupe dont les 3 métaux de
transition sont connus depuis l’Antiquité.
La colonne dont l’électronégativité moyenne
est la plus élevée est la colonne 17.
Le fermium, nommé en l’honneur d’Enrico
Fermi (1901-1954).
Ligne 6 et colonne 14, c’est le plomb.
Tous les transuraniens sont artificiels.
Lorsque l’on enlève 2 électrons à l’yttrium
(Z=39), il lui reste le même nombre
d’électrons qu’au rubidium (Z=37).
Lorsque l’on ajoute 3 électrons au sélénium
(Z=34), il a alors reste le même nombre
d’électrons que le rubidium (Z=37).
Par élimination car c’est le seul alcalin non
attribué.
Les alcalino-terreux occupent la deuxième
colonne.
Deux cases après l’uranium.
Z(33)<18 : il fait donc partie des trois
premières lignes. De plus, il possède 3
électrons célibataires, donc appartient à la
15ème colonne. Par élimination (N pouvant
être placé directement), c’est le phosphore.
Il n’y a qu’un alcalin radioactif.
Il n’y a qu’un alcalino-terreux radioactif.
C’est donc un gaz rare appartenant à la ligne
4 ou 5 ou 6. Par élimination (le xénon et le
radon sont déjà attribués), c’est le krypton.
Cf n°13
Les alcalins et les alcalino-terreux sont très
réducteurs car acquièrent la structure
électronique d’un gaz rare en perdant un ou
deux électrons. Dans la période de 12 (4ème),
l’alcalino-terreux étant déjà attribué, c’est
donc l’alcalin.
Le lanthane donne leur nom aux lanthanides.
L’actinium donne leur nom aux actinides.
En effet, on termine de compléter une
couche nd dans la colonne 12.
Donc ligne 5 et avant dernière colonne du
bloc p, soit colonne 17.
Seuls N, O, F et Cl forment des gaz
Isoélectronique signifie qu’il a le même nombre d’électrons.
DM n°2 – Architecture de la matière
2
46
atmosphérique)
un
gaz
diatomique
homonucléaire2.
A un spin total S = 3/2.
Forme (à température ambiante et pression
atmosphérique) un gaz diatomique homonucléaire
extrêmement réactif et très toxique. A un spin total
S = 1/2.
F
47
Est un métal de transition de la même période que
19 ayant 4 électrons célibataires.
Fe
48
49
Fait partie des 3 éléments les plus électronégatifs.
Est l’élément du bloc p ayant 3 électrons
célibataires de plus faible énergie d’ionisation.
Cl
Bi
50
Acquiert la structure électronique d’un gaz rare en
perdant 2 électrons et fait partie d’une période
comportant 8 éléments.
Mg
14
17 3
30 50
38 31 12
20
28
1
39
34 35 40
7
8 10 45 15 46
2 13 33 37 48
21 41
29 19 36
22 42
18
44 16
23 43
26 49
24 4
47
9
11
27
2
diatomiques mononucléaires à température
ambiante et pression atmosphérique. Parmi
ces atomes, seul N a un spin de 3/2.
Seuls N, O, F et Cl forment des gaz
diatomiques mononucléaires à température
ambiante et pression atmosphérique. Parmi
ces atomes, Cl et F ont un spin de 1/2. C’est
le fluor par élimination car 48 doit être dans
la même ligne que 13 et 37, 48 est donc le
chlore.
Dans la 4ème période, seul le fer possède 4
électrons célibataires. (Le chrome fait
exception à la règle de Klechkowsky et en
possède 6.)
Cf 46.
Dans le bloc p, seuls les éléments de la 15ème
colonne ont 3 électrons célibataires. Dans
une colonne, c’est l’élément le plus bas qui à
l’énergie d’ionisation la plus faible, donc 49
se situe ligne 6 et colonne 15, c’est le
bismuth.
Acquiert la structure électronique d’un gaz
rare en perdant 2 électrons, donc c’est un
alcalino-terreux. Il fait partie d’une période
comportant 8 éléments, donc la 2ème ou la
3ème. Le béryllium étant déjà placé, il s’agit
du magnésium.
32
5
6
25
Diatomique homonucléaire : ayant deux atomes identiques. C’est donc une molécule de type A-A (ou A2).
DM n°2 – Architecture de la matière
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