Série 4
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Exercice 1 (Examen 2007) 1- En utilisant le tableau périodique, déduire la structure électronique de la couche de valence des éléments : 15P, 35Br et 53I. 2- Quels sont les ions isoélectroniques de l’argon 18Ar (c’est-à-dire ayant le même nombre d’électrons) provenant les éléments des colonnes 1, 2, 3, 16 et 17 du tableau périodique de la classification ? 3- Pourquoi les halogènes présentent la plus grande affinité électronique du tableau périodique ? nsx (1x 2) Bloc s ns2npx (1x 6) Bloc p ns2(n-1)dx (1x 10) Bloc d H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Sr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Bloc f (ns2(n-2)fx (1x 14) Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Di Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Em Md No Lr 2 3 1)structure électronique de la couche de valence des éléments: 15P : CV: 3s23p3 35Br : CV: 4s24p5 53I : CV: 5s25p5 IONS LES PLUS STABLES DES ELEMENTS 1 2 13 s1 s2 p1 14 p2 15 p3 s et p 16 p4 17 18 p5 p6 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra X+ N° Colonne X2+ X3+ X4+ X3- X2- XX4- Attention aux pièges : les métaux donnent des cations et pas des anions. Les semi-métaux peuvent donner des anions et des cations (Sb par exemple) 5 2) Ions isoélectroniques de l’argon 18Ar (c’est-à-dire ayant le même nombre d’électrons) provenant les éléments des colonnes 1, 2, 3, 16 et 17 du tableau périodique de la classification ? 23p6 : Ar: 3s 18 . Colonne 1: K+ Colonne 2: Ca2+ Colonne 3 : Sc3+ Colonne 16 : S2Colonne 17 : Cl- 3) Affinité électronique des halogènes: Les halogènes présentent la plus grande affinité électronique parce qu’avec leur structure électronique en ns2np5, un électron supplémentaire sera fortement retenu. Ils réalisent ainsi la structure électronique stable d’un gaz rare. ns2 np5 8 Exercice 2 (Examen 2000) Le calcium est le 3ème élément de la famille des alcalino-terreux. En déduire en justifiant votre réponse : -Son numéro atomique -Sa configuration électronique -La configuration électronique de l’ion calcium le plus stable. -Numéro atomique du Calcium: - 3ème élément de la famille des alcalino – terreux donc : CV : ns2 : 4s2 Donc 4ème période et deuxième colonne: Z=20 Sa configuration électronique 1s22s22p63s23p64s2 - La configuration électronique de l’ion calcium le plus stable Ca2+ est 1s22s22p63s23p64s0 Cette stabilité est due au fait que cette configuration électronique est celle du gaz rare Ar. Exercice 3 1- Situer les halogènes dans la classification périodique et donner leur structure électronique externe. 2- Donner la définition de l’électronégativité selon Pauling. 3- Calculer l’électronégativité du chlore dans l’échelle de Pauling. Données : ΔdisH0(Cl2) = 242.58 kJ mol-1, ΔdisH0(I2) = 152.55 kJ mol-1, ΔdisH0(ICl) = 211.3 kJ mol-1 et χI = 2,66. 1- Les halogènes se trouvent dans la colonne 17 (ou groupe VIIA) du tableau périodique de la classification. La structure électronique de leur couche externe est : ns2np5. 2-Selon Pauling, pour deux atomes liés A et B, d’électronégativités respectives Lorsque les énergies sont exprimées en kj/mole, la différence d’électronégativité est : P Cl - P P I = 0,44 P P Cl = 3,1 Cl - 2,66= 0,44 Cl = 0,44 + 2,66 X Sens d’augmentation de X dans la classification Exercice 4 (Examen Janvier 2014) A. a) Ecrire les configurations électroniques des atomes suivants : 5B, 13Al, 31Ga, 14Si, 17Cl. Soulignez les couches de valence et les représenter par des cases quantiques. b) Parmi ces éléments ; quels sont ceux qui appartiennent à la même période et ceux qui appartiennent à la même colonne ? c) Classer par ordre croissant les rayons atomiques et le potentiel d’ionisations de ces éléments. B Un élément A du tableau périodique appartient au bloc d et possédant deux électrons célibataires, en plus cet élément se trouve sur la cinquième période. 1- Donner les configurations électroniques possibles de la couche de valence. 2- Sachant que cet élément n’appartient pas a la famille des triades (colonnes 8, 9,10), quelle est alors sa configuration électronique et son numéro atomique. nsx (1x 2) Bloc s ns2npx (1x 6) Bloc p ns2(n-1)dx (1x 10) Bloc d H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Sr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Bloc f (ns2(n-2)fx (1x 14) Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Di Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Em Md No Lr 15 Solution : a) Configuration: 22s22p1 B: 1s 5 22s22p63s23p1 Al: 1s 13 22s22p63s23p64s23d104p1 Ga: 1s 31 14Si: 1s22s22p63s23p2 22s22p63s23p5 Cl: 1s 17 CV:4s24p1 Les éléments qui appartiennent à la même période: 22s22p63s23p1 Al: 1s 13 22s22p63s23p2 Si: 1s 14 Période n=3 22s22p63s23p5 Cl: 1s 17 Les éléments qui appartiennent à la même colonne: 22s22p1 B: 1s 5 22s22p63s23p1 Al: 1s 13 22s22p63s23p64s23d104p1 Ga: 1s 31 Colonne 13 CV:4s24p1 C) Classement par ordre croissant des rayons atomiques Sur une colonne: si Z augmente alors r augmente R Sens d ’augmentation de R dans la classification rB<rAl<rGa Sur une période: si Z augmente alors r diminue rCl<rSi<rAl C) Classement par ordre croissant des potentiels d’ionisation: Sur une colonne: si Z augmente alors E.I diminue E.I1 Sens d’augmentation de E.I1 dans la classification E.IGa<E.IAl<E.IB Sur une période: si Z augmente alors E.I augmente E.IAl<E.ISi<E.ICl En fait, E.I1 varie en sens inverse du rayon atomique. B. Un élément A du tableau périodique appartient au bloc d et possédant deux électrons célibataires, en plus cet élément se trouve sur la cinquième période. 1- Les configurations électroniques possibles de la couche de valence. Si A appartient au bloc d: Donc sa couche de valence est : CV : ns2(n-1)dx 1x 10 Si A se trouve sur la cinquième période: donc n=5 Donc CV : 5s24dx A possède 2 électrons célibataires donc les configurations possible sont : 5s24d2 ou 5s24d8 2) La famille des triades (colonnes 8, 9,10), Les éléments du bloc d appartenant à la famille des triades ont les couches de valences suivantes ns2(n-1)d6 ns2(n-1)d7 ns2(n-1)d8 A n’appartient pas a la famille des triades donc la couche de valence de A est la suivante : 5s24d2 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d2 Z=40 Exercice 5 (Examen Rattrapage 2013) 1- Déterminer la configuration électronique, le numéro atomique et le nombre d’électrons célibataires d’un atome X qui possède sept électrons 3d a l’état fondamental. 2- donner la configuration électronique, préciser la couche de valence et présenter cette dernière par les cases quantiques pour les atomes : l’oxygène 8O et le sélénium 34Se. Expliquer pourquoi l’oxygène est divalent alors que 34Se a plusieurs valences. 1) L’atome noté X a la configuration électronique suivante : 1s22s22p63s23p64s23d7 C’est un élément de la première série des métaux de transition Numéro atomique Z= 27 (Cobalt) et le nombre d’électron célibataire est égale à 3. 2) 8O, 1s22s22p4 CV: 2s22p4 22s22p63s23p64s23d104p4 Se, 1s 34 CV: 4s24p4 L’existence de la sous couche 4d vide dans le cas sélénium permet l’excitation de l’électron de 4p vers 4d et 4s vers 4d on obtient alors Ces excitations sont impossibles dans le cas de l’oxygène en raison de l’absence de la sous couche d pour le niveau électronique n=2. Exercice 6 (Examen Rattrapage 2015) Soit X un élément chimique correspondant au 4ème chalcogène. 1- Donner sa configuration électronique et son numéro atomique Z? 2- Quels sont ses ions les plus stables? Justifier votre réponse. Solution I- 1-La structure électronique de la couche de valence des chalcogènes est ns2np4. Le quatrième chalcogène correspond à la période n=5 Donc la couche de valence de X est 5s25p4. La configuration électronique de X est : 1s2 2s22p63s23p64s23d104p65s24d105p4 Z=52 2-Les ions les plus stables sont X- et X2X est un élément très électronégatif qui aura tendance à gagner facilement 1 ou 2 électrons, en gagnant deux électrons on obtient qui a la même configuration électronique du gaz rare (CV : 5s25p6)
