Travaux Dirigées

Travaux Dirigées
L2-ENSI-CONCOURS-2012 – Université Montpellier2
TD 1 : Structure atomique. Configuration électronique des atomes et des ions.
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I. Vrai ou Faux ?
1) L’atome est constitué de deux particules subatomiques, protons et neutrons.
2) Les électrons se trouvent sur les orbites autour de l’atome.
3) Il existe quatre nombres quantiques : nombre quantique principale, nombre quantique
secondaire (azimutale), nombre quantique magnétique et nombre quantique magnétique de spin.
4) Principe de Pauli : dans un édifice, 2 électrons ne peuvent avoir leur 4 nombres quantiques
identiques.
5) Une orbitale atomique ne contient au maximum qu’un électron.
6) Trois orbitales p ne contiennent au maximum que trois électrons.
7) Les orbitales de type s sont de symétrie sphérique.
8) Un atome excité est un atome qui a perdu un électron.
9) Dans les atomes poly électroniques, le remplissage des orbitales se fait par valeurs croissantes
de n.
10) Lorsque deux électrons doivent être placés dans deux orbitales atomiques dégénérées, la
situation le plus stable correspond à l’occupation d’une seule orbitale par les deux électrons.
11) Un atome ayan un nombre pair d’électrons est nécessairement diamagnétique.
12) Un atome ayant un nombre impair d’électrons est nécessairement paramagnétique.
13) La configuration électronique de valence donne lesoccupations électroniques des orbitales
les plus externes.
I. Donner les configurations électroniques des atomes 5B, 6C, 7N, 8O. Représenter les
électrons sur les niveaux énergétiques (sur les orbitales).
II. Donner les configurations électroniques complètes des atomes suivantes : 19K, 40Zr, 71Lu,
24Cr, 29Cu.
III. Donner la configuration électronique fondamentale du S (Z=16) et S2-.
IV. Préciser les configurations électroniques des atomes et des ions suivantes : Ni, Ni2+, Ag,
Ag+, Zn, Zn2+, Ti, Pd.
V. Compléter le tableau suivant pour n=1-4 :
n
l
Nome de sous
-
couche
m
l
Nombre et forme d’orbitales atomiques
1
0
1s
0
1, sphérique
……………….
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TD2 : Classification périodiques des éléments. Configuration électronique des éléments.
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I. Donner la signification des mots et expressions suivantes : tableau 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.
II. Déterminer, sans consulter de références, les répartitions électroniques des atomes suivants :
a) Tellure (Z = 52)
b) Mercure (Z = 80)
c) Nickel (Z = 28)
d) Cr3+; K+, Mo3+, Cu2+, Pt, Pt2+, Ge
III. Combien d’électrons célibataires se trouvent dans les composés suivants : Al, S, Cr2+, Cr3+,
Ir3+, Mo4+, Mo3+, Co2+, Fe2+, Fe3+
IV. Soient les configurations électroniques suivantes supposées dans l’état fondamental.
Lesquelles sont incorrectes et pourquoi ?
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
2 n = 2 l = 2 m = 0
3 n = 2 l = 1 m = -1
4 n = 0 l = 0 m = 0
VI. Les distributions électroniques suivantes correspondent-elles à l’état fondamental, à un état
excité, ou sont-elles impossibles ?
1 1s2 2p63s2
2 1s2 2p62d2
3 1s2 2s12p3
4 (He) 2s2
5 (Xe) 5s2
6 (Ne) 3s13p33d2
7 (Ne) 3s23p4
VII. Quels sont les éléments suivants : 1s22s22p63s23p64s2 ; [Xe] 4f145d16s2
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VIII. Donner les définitions de l’énergie d’ionisation, d’affinité électronique, d’électronégativité.
IX. Préciser les configurations électroniques des ions suivants :
a) F-; Na+; Mg2+;
b) Cl-; Ca2+;
c) Mn2+ ; Fe2+; Co2+; Ni2+;
d) Cr3+; Fe3+.
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 ?
2) ne possèdent qu’un électron célibataire ?
3) possèdent deux électrons célibataires ?
XI. Donner la configuration électronique du platine (Pt, Z = 78) qui respecte la règle 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.
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TD 3 : Classes de composés inorganiques. Degré d’oxydation des éléments.
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I. A partir de la configuration électronique de valence des atomes, proposer une formule pour les
composés formés de:Ca et O, K et Cl, Ge et O, P et H, Ca et Cl, Ge et Cl, Al et O, As et N.
II. Déterminer la nature des composés, leur nom et les degrés d’oxydation des éléments dans de
composés suivants :
a) F2, P4, S6 ;
b) OF2, CaF2, BaO, BaO2, Na2O, Na2O2 ;
c) CaSbF5;
d) PF6-, PF4+, IF4-, IF4+;
e) P4O10, P4O8, P4O6, P4O9
f) Mn2O7, Cr2O7;
g) PBr4+
h) NO2+
i) Ca3(PO4)2, KClO3, KClO, K2MnO4, Fe2MnO4, KMnO4;
j) Na2S2O7, Na2S2O8, S2O62-; S2O42-, S2O72-, S2O82-
III. Quelles sont les entités chimiques présentes dans les substances suivantes:
Cl2, MgCl2, KClO4, K2SO4, MgSO4, KSbF6, CaSbF5, K2MnO4, PbCl2, PbCl4, Cl2O7, CaF2,
Ca(OH)2, K2O, K2O2, KClO2, CaCl2, CO2, COCl2, CoCl2.
Donner les DO des éléments.
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TD 4 : Structure de Lewis, V.S.E.P.R.
I. Pour quelle(s) entité(s) présente(s) dans les substances suivantes est-il possible d’appliquer la
systématique de Lewis ?
NaCl, Cl2, SO3, CaF2, Na2O2, Na2CO3, Na2C2O4, BF3, KIO3, Fe2O3.
II. Représenter les structures de Lewis et les géométries selon la systématique V.S.E.P.R. de trois
molécules CH4, NH3 et H2O de formule générale AHn (n = 4, 3, 2). Comment évolue l’angle
AHA dans cette séquence ?
III. Donner les structures de Lewis et les géométries selon la systématique V.S.E.P.R. d’entités
chimiques :
BeH2, BF3, PF3, SF6, BrF3, PCl5, PCl6-, PCl4+, XeF4, SF4, SO3, SO2, SO42-, COCl2, SF4O,
XeF2O4, PF3O.
IV. Les ions de formule ICl2- et ICl2+ sont connus. Ont-ils tous les deux la même géométrie ?
V. Le brome forme avec le fluor des molécules de formule BrFm. Quelles sont les valeurs de m a
priori possible ? Prévoir la géométrie moléculaire de ces entités.
VI. L’iode forme également avec le fluor des ions moléculaires de formule IFn+ et IFn-. Quelles
sont les valeurs possibles de n et la géométrie des ions correspondants ?
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