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BCPST 1 - TD A2 - Structure et classification des éléments chimiques
I. CAPACITES EXIGIBLES
1. Utiliser un vocabulaire précis : élément, atome, corps simple, espèce chimique, entité chimique.
Déterminer la longueur d’onde d’une radiation émise ou absorbée à partir de la valeur de la transition
énergétique mise en jeu, et inversement.
2. Établir un diagramme qualitatif des niveaux d’énergie électroniques d'un atome donné.
3. Établir la configuration électronique d’un atome dans son état fondamental (la connaissance des
exceptions à la règle de Klechkowski n’est pas exigible).
4. Déterminer le nombre d’électrons non appariés d’un atome dans son état fondamental.
5. Prévoir la formule des ions monoatomiques d’un élément.
6. Relier la position d’un élément dans le tableau périodique à la configuration électronique et au nombre
d’électrons de valence de l’atome correspondant.
7. Positionner dans le tableau périodique et reconnaître les métaux et non métaux.
8. Situer dans le tableau les familles suivantes : métaux alcalins, halogènes et gaz nobles.
9. Citer les éléments des périodes 1 à 2 de la classification et de la colonne des halogènes (nom, symbole,
numéro atomique).
10. Mettre en oeuvre des expériences illustrant le caractère oxydant ou réducteur de certains corps
simples.
11. Élaborer ou mettre en oeuvre un protocole permettant de montrer qualitativement l’évolution
du caractère oxydant dans une colonne.
12. Relier le caractère oxydant ou réducteur d’un corps simple à l’électronégativité de l’élément.
13. Comparer l’électronégativité de deux éléments selon leur position dans le tableau périodique.
II. MISE EN APPLICATION
Exercice n° 1 : Transitions électroniques
Dans le cas de l’atome d’hydrogène, calculer :
1) L’énergie d’excitation nécessaire pour passer de l’état fondamental à l’état n = 3, et la
longueur d’onde de l’onde à utiliser pour effectuer une telle ionisation de manière
photochimique ;
2) L’énergie nécessaire pour ioniser l’atome dans l’état excité n = 3 ;
3) La fréquence de l’onde émise quand l’atome passe de l’état excité n = 3 à l’état n = 2.
4) Un atome d’hydrogène est excité à l’état n = 4. Quelle est son énergie ? Déterminer les
longueurs d’onde du ou des photons susceptibles d’être émis lors du retour à l’état
fondamental.
Exercice n° 2 : Interprétation de quadruplets de nombres quantiques
Voici quelques quadruplets définissant l’état d’un électron dans un atome :
(5,0,0,1/2) ; (2,1,2,-1/2) ; (2,2,2,1/2) ; (3,-1,1,-1/2) ; (4,1,-1,-1/2) ; (4,2,2,1) ;
(5,2,2,-1/2) ; (7,3,-2,0) ; (8,1,-1,1/2) ; (8,4,0,-1/2).
1) Préciser à quoi correspondent chacun des 4 chiffres composant un quadruplet.
2) Parmi ces quadruplets, quels ceux qui sont impossibles ? Pourquoi ?
3) Préciser les symboles des niveaux d’énergie correspondant aux quadruplets possibles.
4) Un électron occupe un niveau d’énergie 5f. Combien de quadruplets peuvent décrire
l’état de cet électron ?
TD A2
Structure et classification des éléments
chimiques