Chapitre 1 : Modèle quantique de l'atome

Question 1

Pourquoi étudie-t-on l’atome d’hydrogène ?

Answer 1

Car c’est le plus simple : il n’a qu’un électron (Z=1), il n’y a donc pas de répulsion électronique. = Système monoélectronique

Question 2

Que sont les ions hydrogénoïdes ?

Answer 2

Des ions qui en perdant des électrons prennent la configuration de l’hydrogène : He+ (Z=2), Li+2 (Z=3), Be3+ (Z=4)

Question 3

Définition isotope

Answer 3

Sosie d’un élément chimique dont le noyau a une composition différente, tout en ayant le même Z (même nombre de p+ et d’e-), qui ont des réactivités différentes

Question 4

Définition ion

Answer 4

Un élément avec plus ou moins d’électrons que leur état fondamental (qui est neutre), mais attention Z ne change pas car Z=nb p+

Question 5

Qu’est-ce qu’une transition électronique ?

Answer 5

Si suffisamment d’énergie est apportée, l’électron va changer d’orbite (à laquelle on associe à chacune une quantité d’énergie finie à apporter propre à chaque élément)

Question 6

Définition phénomène d’absorption d’énergie

Answer 6

À chaque orbite on doit donner une quantité d’énergie précise pour le faire changer d’orbite, s’il y en a pas assez il va rester à cette orbite. C’est spécifique à chaque élément.

Question 7

Que fait l’électron selon les postulats de Bohr

Answer 7

Il passe d’un niveau d’énergie inférieur à un niveau d’énergie supérieur, ou inversement, on parle de transitions électroniques discontinues sous forme de quanta d’énergie, avec absorption ou émission d’énergie

Question 8

Comment évolue la stabilité des électrons en fonction de leur niveau d’énergie (modèle de Bohr)?

Answer 8

Orbite de basse énergie = stable

Orbite de haute énergie = excités = instable

Question 9

Qu’est-ce que l’état fondamental d’un atome ?

Answer 9

C’est le niveau de l’atome avec la plus basse énergie

Question 10

Que se passe-t-il quand un électron a trop d’énergie ?

Answer 10

Quand un électron a trop d’énergie il s’éloigne du noyau et finit par atteindre le niveau infini et n’est plus attiré par le noyau et quitte le navire, et plus on veut l’éloigner du noyau, plus il faut apporter d’énergie

Question 11

Quelle formule permet de connaître le niveau d’énergie d’un électron à tout instant dans un système monoélectronique ?

Answer 11

En = -13,6Z²/n² = … eV

Avec Z le numéro atomique (nb protons)
et n le nombre quantique principal

Question 12

Comment qualifie-t-on un système à 1 électron (Hydrogène ou ions hydrogénoïdes) ?

Answer 12

Système monoélectronique

Question 13

Quelle formule permet de connaître l’énergie d’ionisation ?

Answer 13

Ei=Einfini-E1
Et comme Einfini=0
Ei=-E1

Question 14

À quoi correspond l’énergie d’ionisation ?

Answer 14

Energie qu’il faut fournir pour arracher l’électron de son état fondamental (l’électron n’est plus lié au noyau)
On part du niveau avec la plus basse énergie

Question 15

Qu’est-ce que la dualité onde-corpuscule ?

Answer 15

En physique, la dualité onde-corpuscule est un principe selon lequel tous les objets physiques peuvent présenter parfois des propriétés d’ondes et parfois des propriétés de corpuscules

Question 16

Comment s’exprime l’énergie d’un photon ?

Answer 16

Ephoton=hv 
h=constante de Planck=6,62.10^-34 J.s
v=c/λ
Donc 
Ephoton=h*c/λ
v=fréquence en Hz
c=vitesse de la lumière dans le vide = 10^8
λ=longueur d'ondes en m ou cm

Question 17

Quelle est la différence entre la physique classique et la physique quantique ?

Answer 17

Physique classique = cet e- est ici

Physique quantique = cet e- a x probabilité d’être dans ce volume

Question 18

À combien de Joules correspond 1 eV ,

Answer 18

𝟏 𝒆𝑽 = 𝟏, 𝟔𝟎𝟐𝟏𝟗 × 𝟏𝟎−𝟏𝟗 J

Question 19

Quel est l’équation de Schrödinger ?

Answer 19

𝐇 (𝚿) = 𝑬𝑻 × 𝚿

Avec ET = Ec + Ep

Question 20

Que permettent les solutions de l’équation de Schrödinger ?

Answer 20

les solutions permettent de déterminer la probabilité de présence de
l’électron autour d’un noyau

Question 21

En dire plus que la probabilité de présence de l’e- autour d’un noyau ? (3pts)

Answer 21

• Il existe une région de l’espace où cette probabilité (dP) est élevée (95%)
• A cette région correspond un élément de volume (dV) déterminé par une
  surface limite que l’on appelle Orbitale Atomique (O.A.)
• Les valeurs de E associées déterminent les états stables du système

Question 22

Que faut-il introduire pour résoudre l’équation de Schrödinger ?

Answer 22

Il faut introduire 3 nombres quantiques :
n : nombre quantique principal
l : nombre quantique secondaire (ou azimutal)
ml : nombre quantique tertiaire (ou magnétique)

Ce sont des entiers naturels ou relatifs qui définissent l’orbitale atomique (OA) dans laquelle est situé l’e-

l et ml ne peuvent prendre que certaines valeurs qui dépendent de n

Question 23

Dans un système monoélectronique, que dire de l’énergie de l’électron ?

Answer 23

E ne dépend que de n.

En = -13,6Z²/n² (eV)

Question 24

Quel est le lien entre n et le volume dans lequel il est probable que l’e- évolue ?

Answer 24

n définit le volume dans lequel l’électron évoluera avec une probabilité de
présence de 95%

Question 25

À quoi correspond n ?

Answer 25

Au numéro de la couche électronique

Question 26

l prend combien de valeurs ?

Answer 26

l prend n valeurs 0<=l<=n-1

l=0,1,2,…,n-2,n-1

Question 27

Que définit le numéro quantique secondaire l ?

Answer 27

La forme et la symétrie des OA
La sous-couche électronique :
l=0 : sous-couche s (2 e-)
l=1 : sous-couche p (6 e-)
l=2 : sous-couche d (10 e-)
l=3 : sous-couche f (14 e-)

Question 28

Qu’est-ce que l’état dégénéré d’un atome ?

Answer 28

Dans ces systèmes monoélectroniques,
toutes les O.A. de même n ont la même
énergie et sont dites dégénérées.

Question 29

Quels valeurs peut prendre ml ?

Answer 29

Un nombre entier négatif, nul ou positif tel que -l<=ml+l

Question 30

Que contrôle ml ?

Answer 30

orientation des OA dans l’espace

correspond à 3 directions différentes : px, py et pz (=les 3 valeurs de ml)