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Auteur Author: arnaudtoni83
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Mis en ligne Uploaded: 26/10/2020 - 10:29:15
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Visibilité Visibility: Archive publique
Shortlink : http://ti-pla.net/a2650282
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Description
Philippe APLINCOURT
Master 1 MEEF Physique-Chimie
TD 1
Atomistique
Spectre de l’atome d’hydrogène
L’énergie de l’atome d’hydrogène peut s’écrire :
R H .h.c
En = −
n2
1. Calculer l’énergie d’ionisation Ei de l’atome d’hydrogène (en J puis en eV).
2. Les raies de la série de Lyman correspondent au retour vers l’état fondamental. Exprimer les longueurs
d’onde des transitions correspondante en fonction de n et des données.
Le spectre des quasars (en astronomie, un quasar est une source d’énergie électromagnétique, incluant la lumière
visible et les ondes radios) contient des raies d’émission associées au quasar lui-même et des raies d’absorption. A
partir de la raie d’absorption Lyman de l’atome d’hydrogène à 121.5 nm de longueur d’onde, on détecte aisément
des nuages intergalactiques.
3. Dans quel domaine du spectre électromagnétique la raie Lyman se situe-t-elle ? A quelle transition
correspond-elle ?
4. Quelle est l’énergie d’un photon correspondant ?
Données :
RH = 1,097.107 m-1 h = 6,62.10-34 J.s-1 c = 3.108 m.s-1 1 eV = 1,6.10-19 J
Nombres quantiques
1. Parmi les quadruplets de nombres quantiques (????, ℓ, ????ℓ, ????????) ci-dessous, quels sont ceux qui ne peuvent pas
décrire l’état d’un électron dans un atome ? Justifier.
(2, 2, 2, + ½) ; (3, 2, 1, + ½) ; (4, 0, -1, -½) ; (5, 3, -2, + ½) ; (8, 4, -4, -½)
Pour ceux qui sont possibles, indiquer le symbole de l’orbitale atomique correspondante (????????, ????????…).
2. Soit un atome X inconnu.
On considère un électron de cet atome, dans un état quantique défini par ???? = 4 et ????ℓ = 2.
Les affirmations suivantes sont-elles exactes ?
a. Cet électron peut posséder un nombre ℓ = 5.
b. Cet électron peut se trouver dans une orbitale ????.
c. Cet électron se trouve nécessairement dans une orbitale ????.
d. Cet électron peut se trouver dans l’orbitale 4????.
e. Cet électron peut faire partie d’une configuration électronique excitée de X.
f. Cet électron peut présenter un nombre quantique de spin ???????? = -½
Philippe APLINCOURT
Master 1 MEEF Physique-Chimie
Le rayonnement solaire : gamme UV – Extrait CAPLP Externe 2018
1. Des UVA ou UVB, quels sont, à débit égal, les types d’UV les plus nocifs ? Justifier par un calcul d’énergie.
On donne la constante de Planck h = 6,63.10-34 J.s et la vitesse de la lumière dans le vide
c = 3,00.108 m.s⁻¹.
2. En utilisant les données du document 1.e, calculer le temps d’exposition continue nécessaire pour qu’une
personne à peau claire attrape un coup de soleil dans le cas d’un indice UV égal à 9 (ensoleillement
extrême).
Philippe APLINCOURT
Master 1 MEEF Physique-Chimie
Etude du tableau périodique
1. Placer dans le tableau périodique le bore (Z = 5), le magnésium (Z = 12) et le fer (Z = 26).
2. Indiquer la configuration fondamentale de l’étain sachant que cet élément occupe la 5 ème période et la 14ème
colonne de la classification périodique. Combien l’étain possède-t-il d’électrons de valence ? Quel est le
numéro atomique de cet élément ?
3. Citer un élément de la même famille que l’étain.
4. Quelle est la structure électronique du gaz rare précédant l’étain dans la classification périodique. Le
nommer.
L’élément Nickel
L’élément nickel, de symbole Ni, a pour numéro atomique Z = 28. Il existe cinq isotopes connus du nickel, dont on
rassemble les abondances naturelles dans le tableau suivant (en % de noyaux rencontrés)
Isotope Abondance (%)
58
Ni 68,1
60
Ni 26,2
61
Ni 1,1
62
Ni 3,6
64
Ni 0,9
1. Rappeler la définition du terme : isotope.
2. Dans la notation AX, comment nomme-t-on le nombre A ? Justifier cette appellation.
3. Sous forme d’un tableau, indiquer le nombre de protons, le nombre de neutrons et la masse molaire en
g.mol-1 de chaque isotope du nickel.
4. Calculer la masse molaire du nickel naturel.
Le soufre et le cinabre
Le soufre est connu depuis l’antiquité car on peut le trouver à l’état natif au voisinage des zones volcaniques. Le
corps simple se présente sous de nombreuses formes selon son mode d’obtention : cristaux ou aiguilles jaune pâle,
poudre jaune mat (fleur de soufre)…
Le numéro atomique du soufre est Z = 16
1. Déterminer la position du soufre dans le tableau périodique (numéro de ligne, numéro de colonne).
2. Combien un atome de soufre admet-il d’électrons célibataires ? d’électrons de valence ?
3. Quel est le numéro atomique de l’élément situé juste au-dessus du soufre dans la classification ? Quel est cet
élément ? Comparer son électronégativité à celle du soufre.
4. Parmi les éléments soufre, chlore et argon, l’un d’eaux n’a pas de valeur d’électronégativité de Pauling
connue, lequel ? Pour les autres, on relève les valeurs 2,58 et 3,16. Attribuer à chaque élément son
électronégativité.
Le cinabre est un minéral d’origine volcanique de formule HgS, se présentant sous la forme de cristaux rouge vif. Il
s’agit du minerai de mercure le plus important.
On rappelle que le mercure Hg fait partie du bloc d de la classification périodique des éléments.
5. Si on admet la liaison chimique comme ionique, quels sont les ions constituants le cinabre HgS ?
6. Combien le bloc d comporte-t-il de colonnes ? Justifier.
7. Sachant que l’ion mercure identifié à la question 6. Ne comporte aucun électron célibataire dans sa
configuration électronique, en déduire dans quelle colonne du tableau périodique se situe le mercure.
8. Sachant que le mercure est situé dans la 6ème période de la classification, déterminer le numéro atomique du
mercure.
Master 1 MEEF Physique-Chimie
TD 1
Atomistique
Spectre de l’atome d’hydrogène
L’énergie de l’atome d’hydrogène peut s’écrire :
R H .h.c
En = −
n2
1. Calculer l’énergie d’ionisation Ei de l’atome d’hydrogène (en J puis en eV).
2. Les raies de la série de Lyman correspondent au retour vers l’état fondamental. Exprimer les longueurs
d’onde des transitions correspondante en fonction de n et des données.
Le spectre des quasars (en astronomie, un quasar est une source d’énergie électromagnétique, incluant la lumière
visible et les ondes radios) contient des raies d’émission associées au quasar lui-même et des raies d’absorption. A
partir de la raie d’absorption Lyman de l’atome d’hydrogène à 121.5 nm de longueur d’onde, on détecte aisément
des nuages intergalactiques.
3. Dans quel domaine du spectre électromagnétique la raie Lyman se situe-t-elle ? A quelle transition
correspond-elle ?
4. Quelle est l’énergie d’un photon correspondant ?
Données :
RH = 1,097.107 m-1 h = 6,62.10-34 J.s-1 c = 3.108 m.s-1 1 eV = 1,6.10-19 J
Nombres quantiques
1. Parmi les quadruplets de nombres quantiques (????, ℓ, ????ℓ, ????????) ci-dessous, quels sont ceux qui ne peuvent pas
décrire l’état d’un électron dans un atome ? Justifier.
(2, 2, 2, + ½) ; (3, 2, 1, + ½) ; (4, 0, -1, -½) ; (5, 3, -2, + ½) ; (8, 4, -4, -½)
Pour ceux qui sont possibles, indiquer le symbole de l’orbitale atomique correspondante (????????, ????????…).
2. Soit un atome X inconnu.
On considère un électron de cet atome, dans un état quantique défini par ???? = 4 et ????ℓ = 2.
Les affirmations suivantes sont-elles exactes ?
a. Cet électron peut posséder un nombre ℓ = 5.
b. Cet électron peut se trouver dans une orbitale ????.
c. Cet électron se trouve nécessairement dans une orbitale ????.
d. Cet électron peut se trouver dans l’orbitale 4????.
e. Cet électron peut faire partie d’une configuration électronique excitée de X.
f. Cet électron peut présenter un nombre quantique de spin ???????? = -½
Philippe APLINCOURT
Master 1 MEEF Physique-Chimie
Le rayonnement solaire : gamme UV – Extrait CAPLP Externe 2018
1. Des UVA ou UVB, quels sont, à débit égal, les types d’UV les plus nocifs ? Justifier par un calcul d’énergie.
On donne la constante de Planck h = 6,63.10-34 J.s et la vitesse de la lumière dans le vide
c = 3,00.108 m.s⁻¹.
2. En utilisant les données du document 1.e, calculer le temps d’exposition continue nécessaire pour qu’une
personne à peau claire attrape un coup de soleil dans le cas d’un indice UV égal à 9 (ensoleillement
extrême).
Philippe APLINCOURT
Master 1 MEEF Physique-Chimie
Etude du tableau périodique
1. Placer dans le tableau périodique le bore (Z = 5), le magnésium (Z = 12) et le fer (Z = 26).
2. Indiquer la configuration fondamentale de l’étain sachant que cet élément occupe la 5 ème période et la 14ème
colonne de la classification périodique. Combien l’étain possède-t-il d’électrons de valence ? Quel est le
numéro atomique de cet élément ?
3. Citer un élément de la même famille que l’étain.
4. Quelle est la structure électronique du gaz rare précédant l’étain dans la classification périodique. Le
nommer.
L’élément Nickel
L’élément nickel, de symbole Ni, a pour numéro atomique Z = 28. Il existe cinq isotopes connus du nickel, dont on
rassemble les abondances naturelles dans le tableau suivant (en % de noyaux rencontrés)
Isotope Abondance (%)
58
Ni 68,1
60
Ni 26,2
61
Ni 1,1
62
Ni 3,6
64
Ni 0,9
1. Rappeler la définition du terme : isotope.
2. Dans la notation AX, comment nomme-t-on le nombre A ? Justifier cette appellation.
3. Sous forme d’un tableau, indiquer le nombre de protons, le nombre de neutrons et la masse molaire en
g.mol-1 de chaque isotope du nickel.
4. Calculer la masse molaire du nickel naturel.
Le soufre et le cinabre
Le soufre est connu depuis l’antiquité car on peut le trouver à l’état natif au voisinage des zones volcaniques. Le
corps simple se présente sous de nombreuses formes selon son mode d’obtention : cristaux ou aiguilles jaune pâle,
poudre jaune mat (fleur de soufre)…
Le numéro atomique du soufre est Z = 16
1. Déterminer la position du soufre dans le tableau périodique (numéro de ligne, numéro de colonne).
2. Combien un atome de soufre admet-il d’électrons célibataires ? d’électrons de valence ?
3. Quel est le numéro atomique de l’élément situé juste au-dessus du soufre dans la classification ? Quel est cet
élément ? Comparer son électronégativité à celle du soufre.
4. Parmi les éléments soufre, chlore et argon, l’un d’eaux n’a pas de valeur d’électronégativité de Pauling
connue, lequel ? Pour les autres, on relève les valeurs 2,58 et 3,16. Attribuer à chaque élément son
électronégativité.
Le cinabre est un minéral d’origine volcanique de formule HgS, se présentant sous la forme de cristaux rouge vif. Il
s’agit du minerai de mercure le plus important.
On rappelle que le mercure Hg fait partie du bloc d de la classification périodique des éléments.
5. Si on admet la liaison chimique comme ionique, quels sont les ions constituants le cinabre HgS ?
6. Combien le bloc d comporte-t-il de colonnes ? Justifier.
7. Sachant que l’ion mercure identifié à la question 6. Ne comporte aucun électron célibataire dans sa
configuration électronique, en déduire dans quelle colonne du tableau périodique se situe le mercure.
8. Sachant que le mercure est situé dans la 6ème période de la classification, déterminer le numéro atomique du
mercure.