Atome1: Classification périodique et configuration électronique

Question 1

Donner les constituant de la matière du grand au plus petit:

Answer 1

• Les cristaux et molécules
• Les atomes
• Les noyaux
• Les hadrons
• Les particules élémentaires, ou fermions

Question 2

Quelle est la dimension, l’énergie, de dissociation des cristaux et molécules et de quoi sont-ils composés ?

Answer 2

• Des dimensions variables en fonction du nombre d’atomes les constituant
• L’énergie dissociation, soit l’énergie nécessaire pour casser la structure ≈ 1eV
• formés d’atomes.

Question 3

Quelle est la dimension, l’énergie, de dissociation des atomes et de quoi sont-ils composés ?

Answer 3

• Une dimension ≈ 10-10m ou 1 Angstrom
• énergie dissociation ≈ 10 à 104 eV
• formés d’un noyau et d’un cortège
  électronique périphérique.

Question 4

Quelle est la dimension, l’énergie,de dissociation des hardons et de quoi sont-ils composés ?

Answer 4

-Une dimension ≈ 10-15m
- Une énergie dissociation ≈ 109 eV
- Classés en :
▪ Baryons (formés de 3 quarks) : proton, neutron…
▪ Mésons (formés de 2 quarks).

Question 5

Quelle est la dimension, l’énergie, de dissociation des particules élémentaire, ou fermions et de quoi sont-ils composés ?

Answer 5

-Une dimension ≈ 10-18m
▪ Leptons : électron, neutrino électronique…
▪ Quarks (6 types différents), composant des hadrons : il en existe 6 types.

Question 6

Quelle est la structure général de l’atome ?

Answer 6

L’atome est formé d’une partie centrale, le noyau, entouré d’une partie périphérique constituée d’électrons.

Question 7

Qu’est ce qui constituent le noyau ?

Answer 7

Le noyau est constitué de nucléons:
- Les protons, porteurs d’une charge positive.
- Les neutrons, sans charge (électriquement neutres)

Question 8

Que caractérise le nombre de proton ?

Answer 8

Le nombre de protons caractérise un élément chimique, pour un même nombre de protons, on a un même élément chimique. Si le nombre de protons diffèrent, ceux sont deux éléments chimiques différents.

Question 9

Que explique le nombre neutron ?

Answer 9

Le nombre de neutrons explique l’existence des isotopes

Question 10

Qu’est ce qu’un isotope ?

Answer 10

Les isotopes ont le même nombre de protons (donc les mêmes propriétés chimiques) mais diffère par le nombre de neutrons. Le terme « isotope » n’est pas synonyme de radioactivité.

Question 11

Par quelle liaison les nucléons sont reliés ?

Answer 11

Les nucléons sont reliés entre eux par des liaisons très fortes, et occupent un volume extrêmement petit.

Question 12

Donner le rapport en taille du rayon du noyau par rapport à celui de l’atome:

Answer 12

Le rayon du noyau est 100 000 fois plus petit que celui de l’atome.

Question 13

Ou est situé l’essentiel de la masse de l’atome ?

Answer 13

L’essentiel la masse de l’atome est concentré dans le noyau. Donc l’énergie est aussi concentrée dans le noyau d’après
la loi E= m.c²

Question 14

Par quel paramètre le noyau d’un atome est représenté ?

Answer 14

X est le symbole chimique de l’élément, A est le nombre total de nucléons (protons + neutrons)
Z est le nombre de protons.
A est appelé nombre de masse.

Z est le nombre atomique ou numéro atomique, il correspond au nombre de charges électriques positives contenues dans le noyau.

Question 15

Qu’est ce qu’un élément chimique ?

Answer 15

Un élément chimique est défini par le nombre Z de protons que contient son noyau ; chacun de ces éléments, ayant des propriétés chimiques bien définies, remplis l’une des cases de la classification périodique de Mendeleïev.

Question 16

Donner les 3 isotopes de l’hydrogène:

Answer 16

l’hydrogène (ou protium) qui est
stable
le deutérium (stable aussi)
le tritium radioactif

Question 17

Quelle est le rapport de masse entre l’électron et le proton ?

Answer 17

La masse de l’électron est environ 1 800 fois plus faible que celle du proton

Question 18

Par quelle liaisons les électrons sont maintenus autour du noyau ?

Answer 18

Les électrons sont maintenus autour du noyau par des forces de liaisons
électrostatiques.

Question 19

Quelle est l’unité courante d’énergie en physique nucléaire ?

Answer 19

L’unité courante d’énergie est l’électron volt (eV) .

Question 20

Donner la relation de l’énergie cinétique d’un électron:

Answer 20

E = m.c²
• masse (m) en kg
• énergie (E) en Joule
• « c » la célérité, vitesse de la lumière au carré

Question 21

Quelles sont les caractéristiques de l’énergie présente dans les noyaux ?

Answer 21

1. Elle est considérable
2. Si toute la masse d’un proton était convertie en énergie, 931 MeV seraient libérés (soit 931 millions d’eV)
3. . L’énergie liant entre eux les nucléons au sein des noyaux varie suivant les atomes de 1 MeV à 8,5 MeV.

Question 22

Quelles sont les caractéristiques de l’énergie présente dans les électrons?

Answer 22

1. Elles sont nettement plus faibles
2. L’équivalent en énergie de la masse d’un électron au repos est de 0,51 MeV.

Question 23

Comment sont positionnées les électrons dans le cortège électronique ?

Answer 23

Dans le cortège électronique, chaque électron se trouve à un niveau d’énergie précis, et seuls certains niveaux d’énergie sont possibles caractéristiques de l’atome considéré.

Question 24

Quels paramètres font variés les niveaux d’énergie d’un électron dans un cortège électronique?

Answer 24

• De quelques électron-volts pour les liaisons les plus faibles (électrons les plus périphériques).
• A une 100 de kev pour les liaisons les plus fortes (électrons les plus internes des atomes les plus lourds).

Question 25

Que se passe t-il lors d’une transition électronique ?

Answer 25

Lors d’une transition électronique d’un niveau énergétique donnée à un autre moins élevé, l’énergie libérée varie de quelques eV à une centaine de keV selon les atomes.
Cette énergie ainsi libérée peut se retrouver sous forme d’énergie radiative (rien ne se perd) : un rayonnement est alors émis sous forme d’un photon dont l’énergie h.ν est égale à l’énergie perdue, libérée par l’atome.

Question 26

Quelles types de description, la physique quantique propose ?

Answer 26

Aux notions de trajectoire de position d’une particule, la physique quantique substitue une description non déterministe ou probabiliste :
- Seule la probabilité de présence d’un électron dans une région de l’espace peut être calculée (pas de
certitude).
- Cette probabilité de présence est liée à la notion de niveau d’énergie.

Question 27

Quel est le principe de Pauli ?

Answer 27

Dans un atome ou ion, 2 électrons ne peuvent posséder simultanément les mêmes nombres quantiques (n, l, ml, ms).

Conséquences :
Une orbitale atomique contient au maximum 2 électrons, de nombres quantiques de spins opposés.2 électrons occupant une même orbitale atomique sont dits appariés.

Question 28

Donner la règle de Klechkowski :

Answer 28

La configuration électronique d’un atome dans l’état fondamental est obtenue en remplissant les niveaux d’énergie par ordre croissant d’énergie.

Donc, selon les valeurs croissantes de (n + l) et en cas d’égalité, selon les valeurs croissantes de n.

Question 29

Donner la règle d’Hund:

Answer 29

Lorsque des électrons sont dans des orbitales atomiques dégénérées appartenant à une même souscouche, la
configuration la plus stable est celle qui correspond au nombre quantique magnétique total de spin (Ms, somme des ms de tous les électrons de l’atome) maximal.

Question 30

Qu’est ce que l’électron volt (eV) ?

Answer 30

C’est l’énergie cinétique d’un électron accéléré par un potentiel de 1 volt.

Question 31

A quoi correspond la disparition d’un masse (m) ?

Answer 31

La disparition d’une masse « m » correspond à la libération d’une énergie E.

Question 32

À quoi correspond une ligne ou période dans le tableau périodique ?

Answer 32

Une couche électronique

Question 33

À quoi correspond un bloc ou une colonne dans le tableau périodique ?

Answer 33

Une sous-couche

Question 34

Qu’est ce qu’un élément de transition ?

Answer 34

Un élément de transition sont des éléments pour lesquels un atome ou un ion possède une sous-couche d en cours de remplissage.

Question 35

Quelle famille constituent les éléments de la 1ère colonne (excepté H) ?

Answer 35

La famille des alcalins

Question 36

Quelle famille constituent les éléments de la 2ème colonne ?

Answer 36

La famille des alcalino-terreux

Question 37

Quelle famille constituent les éléments de la 17ème colonne ?

Answer 37

La famille des halogènes

Question 38

Quelle famille constituent les éléments de la 18 ème colonne ?

Answer 38

La famille des gaz nobles

Question 39

À correspond le bloc s ?

Answer 39

colonne 1 et 2, correspondant au remplissage des sous-couches s.

Question 40

À quoi correspond le bloc d ?

Answer 40

colonne 3 à 12, correspondant au remplissage des sous-couches d.

Question 41

À quoi correspond le bloc p ?

Answer 41

colonne 13 à 18, correspondant au remplissage des sous-couches p.