20 14 7 14 7 - Université Cadi Ayyad

Université Cadi Ayyad
Faculté Polydisciplinaire
Safi
Département de Chimie
ﺟ
ـ
ﻌﻣﺎ
ــ
ﻘﻟا ﺔ
ـ
ﺿﺎ
ـ
ﻴﻋ ﻲ
ـــ
ضﺎ
ﻛﻟا
ـ
ﻴﻠ
ـ
ﻣﻟا ﺔ
ــ
ﺻﺻﺧﺘﻟا ةددﻌﺘ
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ﻔﺳأ
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ﻲ
ﺑﻌﺷ
ـــ
ﺔ
ﻴﻣﻴﻛﻟا
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ءﺎ
Filière Sciences de la Matière Chimie
SMPC//S1
Module
:
Atomistique
Examen de la Session
de Rattrapage
Janvier
201
5
Durée
:
1h
30
min
Nom
et Prénom
:
....................................................................................................
N° Inscription
ou CNE
:
.............................................................................
.......................
Date et
Lieu
d’examen
:
....................................................................................................
Note
:
/20
Mise en garde
En cas de fraude ou tentative de fraude, les sanctions peuvent aller de la réduction de la
note jusqu’à l’attribution de
la note zéro avec exclusion de la salle d’examen. Le rapport
qui sera remis à cet effet au Conseil de Discipline
de l’éta
blissement
sera étudié et
donnera lieu aux sanctions disciplinaires qui s’imposent
.
Important
:
Documents non autorisés (tableau périodique
et/
ou autres)
; Correcteur
"
Blanco
"
non autorisé
;
Portable non autorisé
; Calculatrice autorisée
-
1
-
Barème
Questions
Note
/
2
1
-
Donner la définition des isotopes
Les isotopes sont des éléments ayant le même numéro atomique Z (même nombre
de proton) et le nombre de masse différent (le nombre de neutrons différent)
.
2
-
Les couples ci
-
dessous sont
-
ils
des pai
res d’isotopes
?
Cocher,
en justifiant
, la
(les) case(s) correspondant à la
bonne réponse
.
q
14
6
C,
14
7
N
"
ils n’ont pas le même Z, ils n’appartiennent pas au même élément
"
q
7
3
Li
,
14
7
N
"
ils n’ont pas le même Z, ils n’appartiennent pa
s au même élément
"
14
7
N
,
15
7
N
"
ils ont le même Z, ils appartiennent à l’élément N
"
q
7
3
Li
,
15
7
N
"
ils n’ont pas le même Z, ils n’appartiennent pas au même élément
"
/
1.5
3
-
Un atome d'hydrogène initialement à l'état fondamental absorbe une
quantité
d'énergie de 10,2 eV. À quel niveau se trouve
-
t
-
il alors ?
L’atome d’
H
à l’état fondamental absorbe une énergie de 10,2 eV déterminons le niveau
m
:
E
n
=
-
13,6 Z
2
/n
2
(Z=1)
Donc
:
E
n
=
-
13,6 /n
2
et
E
m
=
-
13,6 /m
2
h
v
=
∆
E
mn
=E
m
-
E
n
=
-
13,6 (1/m
2
–
1/n
2
) = 10,2 (eV)
-
(1/m
2
–
1/n
2
) = 10,2 / 13,6 = 0,75
Or
: n = 1
1
-
1/m
2
= 0,75
1/m
2
=
1
-
0,75 = 0,25
D’ou
:
m
2
= 4
m = 2
Modèle
de Bohr
m=?
h
v
=
10,2 eV
n=1
Signature de l’Étudiant

-
2
-
/
1.5
4
-
Un atome d'hydrogène initialement au niveau n=3 émet une radiation de
longueur d'onde λ = 1027
Å.
À quel niveau se retrouve
-
t
-
il ?
a
)
selon R
itz
1
ߣ
= R
H
(1/p
2
–
1/n
2
)
1/p
2
= 1/n
2
+
1
ߣ
R
H
A.N
:
n = 3
R
H
= 1,096773 10
7
m
-
1
ߣ
=
1027 Å
.=
1027 10
-
10
m
1/p
2
= 1/
3
2
+
1/1027 10
-
10
x 1.096773 10
7
1/p
2
=
0,9989
p
2
= 1
p = 1
Mod
è
l
e
de Bohr
n= 3
h
v
p=?
/
3
5
-
a.
Donner l’expression analytique permettant de déterminer la masse totale des
électrons d’une pièce de monnaie en cuivre.
Sachant que
:
-
m
p
=
250
10
-
3
kg
(masse de la pièce de monnaie en cuivre)
=
0.25g
-
M
Cu
=
63.5 g.mol
-
1
(masse atomique de l’atome de cuivre)
-
m
e
=
9.109 10
-
28
g
(masse de l’électron)
-
N
A
=
6.022 10
23
mol
-
1
(nombre d’Avogadro)
-
Z
Cu
=
29
(numéro atomique de l’atome de cuivre)
-
Le Nombre d’At
ome
de cuivre
"NbA(
Cu
)" correspondant à la masse de
la pièce
m
p
est
:
NbA(
Cu
) = m
p
(g)* N
A
(mol
-
1
)/M
Cu
(g.mol
-
1
)
-
Le Nombre d’électron Total "Nb
ele
-
Tot
" sera donc :
Nb
ele
-
Tot
= Z
Cu
* NbA(
Cu
)
-
La
masse totale des électrons de la
pièce de cuivre
"
m
t
ot
-
e
(
P
-
Cu
)" est
donc
:
Nb
ele
-
Tot
*
m
e
-
D’où l’expression analytique suivante
:
m
tot
-
e
(
P
-
Cu
) = [Z
Cu
* m
p
(g)* N
A
(mol
-
1
)/M
Cu
(g.mol
-
1
)] *
m
e
5
-
b.
Calculer alors cette masse totale
:
m
tot
=
g
/2
6
-
Dans l’atome de cuivre à l’état
fondamental, combien d’électrons sont
caractérisés par le nombre quantique magnétique
m
l
=+1
? (
justifier votre
réponse
)
Le
29
Cu a la configuration électronique suivante
:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
1
.
En explicitant les 4 niveaux de la 4
ème
période,
on écrit
:
n=1
l= 0 m
l
= 0 pas d’électron avec m
l
=+1
n=2 l= 0 m
l
= 0 pas d’électron avec m
l
=+1
l= 1
m
l
=
-
1, 0, +1 2 électrons avec m
l
= +1
n=
3
l= 0 m
l
= 0 pas d’électron avec m
l
=+1
l= 1
m
l
=
-
1, 0, +1 2 électrons avec m
l
= +1
l=
2
m
l
=
-
2,
-
1, 0, +1
,+2
2 électrons avec m
l
= +1
n=
4
l= 0
m
l
= 0 pas d’électron avec m
l
=+1
Au total, le cuivre, dans son état fondamental, possède
6 électrons
caractérisés par le
nombre quantique
m
l
=+1.

/
3
7
-
En justifiant votre réponse
, d
onner les configurations
électroniques des
éléments suivants
47
Ag
,
42
Mo
,
30
Zn
2+
,
26
Fe
2+
,
26
Fe
3+
,
33
As
3
-
47
Ag
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
5s
2
4d
9
donc l’état la plus stable est:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
5s
1
4d
10
(couche
"
d
"
total
ement remplie)
42
Mo
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
5s
2
4d
4
donc
l’état la plus stable est:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
5s
1
4d
5
(couche
"
d
"
à moitié
remplie)
30
Zn
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
D
onc
30
Zn
2+
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
0
3d
10
ou bien
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
(couche
"
d
"
totalement remplie)
26
Fe
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
6
D
onc
26
Fe
2+
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
0
3d
6
ou bien
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
26
Fe
3
+
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
0
3d
5
ou bien 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
(couche
"
d
"
à moitié remplie)
33
As
3
-
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
(
ayant la structure électronique du gaz rare
le plus
proche
:
le Krypton
36
Kr
)
/2
8
-
Expliquer pourquoi l’ion
23
V
5+
est plus stable que l’ion
23
V
2+
Les co
nfigurations électroniques de l’élément vanadium
23
V
et ses ions considérés
V
5+
et
V
2+
sont les suivantes
:
V
:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
3
V
2+
:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
3
V
5+
:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
La configuration de
V
5+
est identique à celle de l’argo
n
18
Ar
(gaz rare), c’est
-
à
-
dire
particulièrement stable puisque que le niveau n=3 est rempli. Cet ion est donc p
l
us stable
que
V
2+
qui possède 3 électrons célibataire
s
sur 3 orbitales d.
/2
9
-
Parmi les propositions suivantes relative
s
à la structure
électronique externe de
Fe
3+
,
cocher,
en justifiant
,
la ou les proposition(s)
exacte(s)
?
3d
4s
q
Faux (voir Q.7)
q
Faux (voir Q.7)
q
Faux
(le non Respect de la Règle de Hund)
Vrai (Respect de la Règle de Hund)
q
Faux (voir Q.
7)
-
3
-

/
3
10
-
a.
Préciser la structure électronique, puis le numéro atomique de l’élément qui
occupe la huitième colonne
et la quatrième période de la classification.
La quatrième période
n = 4
La huitième colonne
l’élément possède 8 électrons dans sa couche de
valence répartis dans les niveaux 4s3d
4s
2
3d
6
On obtient donc la structure complète suivante
:
1
s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
6
Donc
Z = 26
, il s’agit de
Fe
.
10
-
b.
Quel est le gaz noble le plus proche de lui dans la classification périodique
?
Le gaz noble le plus proche de lui est celui qui à un Z = 18 il s’agit donc de l’
A
rgon
"
Ar
"
10
-
c.
Donne
r la nature des deux éléments et les Positionner dans le tableau
périodique ci
-
dessous.
Ar
Fe
-
4
-
Signature de l’Étudiant