TD χ4 : structure électronique des atomes

Lycée G. Monod, MPSI, Physique-Chimie
30 novembre 2016
TD χ4 : structure électronique des atomes
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(c) Ecrire la configuration électronique des ions 8O2− , 12Mg2+ , 17Cl− , 19K+ ,
2+
−
20Ca , et 35Br . Qu’ont ces ions en commun ?
Nombres quantiques
Parmi les quadruplets de nombres quantiques (n, l, ml , ms ) ci—dessous,
quels sont ceux qui peuvent et ceux qui ne peuvent pas décrire l’état d’un
électron dans un atome ? Pour les quadruplets valides, indiquer le symbole
de l’orbitale atomique correspondante.
(2,2,1,+1/2) ; (3,-1,1,-1/2) ; (3,2,2,+1/2) ; (4,0,-1,+1/2) ; (4,3,-2,+1/2) ;
(5,2,0,0) ; (8,4,-4,+1/2).
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Propriétés chimiques du calcium
Le calcium Ca a pour numéro atomique Z = 20.
(a) Donner la configuration électronique du calcium à l’état fondamental,
puis déterminer la position de cet élément dans le tableau périodique.
À quelle famille d’éléments appartient le calcium ? Le calcium est-il un
métal ou un non-métal ?
L’élément phosphore
(a) La masse molaire du phosphore P (Z = 15) est M = 30,97 g · mol−1 . Sachant qu’il n’existe qu’un unique isotope connu du phosphore, en déduire la composition du noyau (nombre de protons, nombre de neutrons) de cet isotope.
(b) Expliquer pourquoi on rencontre fréquemment le calcium au degré
d’oxydation +II, et jamais à un degré d’oxydation supérieur.
(b) Donner la configuration électronique à l’état fondamental du phosphore.
Préciser quels sont les électrons de cœur et les électrons de valence.
(d) Quelle est la formule prévisible de l’oxyde de calcium obtenu par réaction du calcium avec le dioxygène ? Écrire l’équation chimique de la
réaction, et préciser quelle espèce chimique joue le rôle d’oxydant et le
rôle de réducteur.
(c) Écrire l’équation chimique de la réaction du calcium avec l’eau. Préciser
quelle espèce chimique joue le rôle d’oxydant et le rôle de réducteur.
(c) En déduire la position du phosphore dans la classification périodique
(numéro de ligne, numéro de colonne).
(e) En déduire pourquoi le calcium ne se rencontre pas à l’état de corps
simple dans la nature.
(d) Dans un rectangle de 6 lignes × 18 colonnes, schématiser la classification
périodique des éléments en faisant apparaître les trois blocs principaux.
On ne fera pas figurer le bloc f. Placer le phosphore dans ce tableau périodique.
(e) Déterminer combien un atome de phosphore possède d’électrons célibataires.
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Configurations électroniques d’ions
(a) Donner la configuration électronique du cobalt 28Co dans son état fondamental. En déduire la configuration électronique des ions cobalt (II) et
cobalt (III).
(b) Écrire la configuration électronique des ions 12Mg3+ et 23V3+ . Lequel de
ces deux ions ne sera pas rencontré en pratique ?
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