Modèle Quantique De L’Atome Flashcards
Qu’est-ce que le principe d’incertitude d’Heisenberg
- Temps(date)/énergie : Δt.ΔE ≥ h/2.π
- Position/vitesse : Δr.Δp ≥ h/2.π
r distance à un point fixe, p la quantité de mouvement
Montrer que l’incertitude d’Heinsenberg est négligeable en macroscopique
Montrer que l’incertitude d’Heinsenberg est non négligeable en macroscopique
Que peut-on déduire du principe d’incertitude d’Heisenberg ?
La trajectoire n’est pas un modèle adapté pour décrire un électron, on utilise donc une approche probabiliste
Comment décrit-on l’électron en mécanique quantique ?
Il est décrit par une fonction d’onde ψ(M,t), qui n’a pas de sens physique en tant que tel et peut être complexe. Elle contient toute l’information accessible pour l’électron.
Quelles sont les informations physiques données par ψ(M,t)
- |ψ|² est la densité volumique de probabilité de présence en M,t : dP = |ψ|² . dτ. Donc ψ est normée : ∫|ψ|² . dτ = 1
- On appelle densité de charge : ρ = -e.|ψ|²
Que décrit une fonction d’onde non stationnaire ?
Toute fonction d’onde non stationnaire (dépendante de t) décrit un état instable, on ne l’étudiera pas
Qu’est-ce qu’un ion hydrogénoïde ?
Un ion avec un seul électron
Qu’est-ce qu’un ensemble de nombres quantiques ?
C’est un ensemble discret (quantifié)
Qu’est-ce qu’un niveau énergétique dégénéré ?
C’est un niveau énergétique associé à plusieurs fonctions d’ondes
Qu’appelle-t-on orbitales atomiques ?
Les fonctions d’ondes solutions de l’équation de Schrödinger sont appelées orbitales atomiques.
Qu’appelle-t-on nombres quantiques en chimie quantique ?
La résolution de l’équation de Shrödinger fait apparaître trois nombres quantiques (pour un 1 seul électron) : n, l, m_l
Donner la forme (fonctionnelle) d’une orbitale atomique
Qu’est-ce que le nombre quantique principal, dans quoi intervient-il ?
Pourquoi est-il logique que l’énergie soit en -1/n² tandis que le rayon est en n² ?
Car si n augmente, on passe aux couches plus éloignées, donc le rayon augmente, tandis que l’énergie se rapproche de 0 (moins lié car moins proche des protons)
Qu’est-ce que le nombre quantique secondaire, que définit-il ?
Apparait dans les parties angulaire et radiale, notamment dans la forme de l’OA*
Que caractérise n ?
Il caractérise une couche
Qu’est-ce que le nombre quantique magnétique, que définit-il ?
Pour un électron, exprimer dP en fonction de dPr et dPθ,φ en les définissant
Définir la densité de probabilité radiale
Quelles sont les sous-couches associées en fonction des valeurs de l ?
- l=0 : s
- l=1 : p
- l=2 : d
Comment appelle-t-on une surface sur laquelle on a aucune chance de trouver un électron ?
Une surface nodale
Commenter
- pour n=1, on a bien r_1 = a0
- le rayon le plus probable augmente avec n (logique car couche plus grande = plus loin)
- lorsque n augmente, on a une orbitale atomique plus diffuse
- r².R²(r) peut s’annuler pour les orbitales p
Définir la densité de probabilité angulaire
Comment représente-t-on la densité de probabilité angulaire ?
On choisit de représenter, dans la direction (θ, φ), un vecteur OM# dont la norme vaut Y². L’ensemble des points M représente l’aspect angulaire de l’OA. Donc plus la boucle est grande, plus on a de chances de trouver l’électron dans cette direction.
Comment appelle-t-on le signe de la partie angulaire ?
Sa phase
Comment différencie-t-on les orbitales issues de Y>0 et celles issues de Y<0 ?
On en colorie une et on laisse l’autre normale
Dessiner toutes les différentes orbitales pour une sous-couche p
Qu’est-ce qu’un plan nodal ?
Un plan pour lequel la probabilité de présence est nulle en tout point
Donner le plan nodal et le plan d’anti-symétrie
(O,x,y) est un plan d’anti-symétrie et un plan nodal
Comment appelle-t-on la représentation d’une orbitale ?
Un «lobe»
Dessiner l’orbitale s
Caractériser les différents plans
(O,x,y) est un plan de symétrie
(O,y,z) est un plan d’anti-symétrie nodal
(O,x,z) est un plan d’anti-symétrie nodal
Dessiner toutes les différentes orbitales pour une sous-couche d
Pourquoi a-t-on besoin d’approximation pour traiter un atome de numéro atomique Z ?
Qu’est-ce que l’hypothèse de Born-Oppenheimer ?
Qu’est-ce que l’hypothèse orbitalaire ?
On néglige toutes les interactions entre électrons, qui sont alors indépendants. On obtient donc des fonctions d’onde monoélectronique.
Comment s’écrit la fonction d’onde atomique et l’énergie dans l’hypothèse orbitalaire ?
Faux
Qu’est-ce que le théorie de l’effet d’écran ?
Z* = Z - σ < Z, σ est appelée constante de blindage.
On fait comme si l’électron était lié seul à un noyau de Z* protons, car on prend en compte la répulsion des autres électrons.
A quoi faut-il faire attention par rapport à la taille des atomes dans le tableau périodique ? Justif
Les tailles diminuent sur un même ligne vers la droite, car il y a plus de protons, donc Z* augmente et l’atome est plus attiré
Quels sont les nombres atomiques qui interviennent dans le calcul de σ, donc de Z et donc de E ?
n et l
Comment évolue l’énergie de liaison E d’un électron à son noyau dans le tableau périodique ? Justif
E est d’autant plus basse que Z* est grand et que n est petit,
Sur une période, Z* augmente et n reste le même, donc E diminue.
Sur une colonne, Z* change peu et n augmente, donc E augmente.
En résumé, E augmente vers la gauche et vers le bas, dans le sens inverse de l’électronégativité
Pourquoi est-il logique que E évolue dans le sens inverse de l’électronégativité ?
Car plus on est électronégatif, plus on attire, et donc plus E est faible
Qu’appelle-t-on rayon orbitalaire ?
C’est la distance au noyau depuis l’endroit où la densité de probabilité est maximale, dans une orbitale
Qu’appelle-t-on rayon atomique ?
C’est le rayon orbitalaire de l’orbitale occupée la plus éloignée
Comparer le rayon d’une orbitale de valence a celui d’une orbitale de coeur, pourquoi ?
Le rayon d’une orbitale de valence est beaucoup plus grand que celui d’une orbitale de cœur, à cause du n²
Représenter simplement l’évolution du rayon en fonction de Z
Qu’est-ce que la règle de Klechkowski ?
Donner par exemple la configuration électronique du fer (Z=26) à l’état fondamental
En utilisant les règles de Klechkowski, Hund et Pauli
Qu’est-ce que la règle de Hund ?
Dans une sous-couche dégénérée, l’état le plus stable est celui de spin maximal (en valeur absolue)
Quelle est la conséquence de la règle de Hund ?
Dans une sous-couche dégénérée, on occupe un maximum d’orbitales avec des électrons de spins parrallèles
Dessiner les spins d’une sous-couche p3 et d’une sous couche p4
Qu’est-ce que le principe d’exclusion de Pauli ?
quantiques*
Quelle est la conséquence directe du principe d’exclusion de Pauli ?
On ne peut mettre que 2 électrons au maximum par orbitale (car le spin ne prend que deux valeurs pour les électrons)
Il y a une stabilité particulière pour les sous-couches pleines ou demi pleines, expliquer pourquoi.
Demi remplies : tous les spins sont parallèles, donc se stabilisent d’après la règle de Hund
Remplies : on admet
Comment justifier pour donner une configuration électronique ?
On dit «D’après les règles de Klechkowski, Hund et Pauli»…
Pas besoin de faire le diagramme
Qu’appelle-t-on électrons de valence ?
Les électrons de plus grand n et ceux de la dernière sous-couche en remplissage
Comment déterminer l’emplacement d’un atome dans le tableau périodique à partir de sa configuration électronique ?
On regarde le plus grand n pour déterminer sa ligne puis on regarde où il est sur sa dernière sous-couche et on le place grâce aux blocs dans le tableau périodique
Comment s’appelle les deux approximations que l’on fait sur les atomes complexes ?
- l’hypothèse Born-Oppenheimer
- l’hypothèse orbitalaire
Comment trouver la configuration électronique d’un anion ?
On continue à remplir de manière classique
Comment dit-on «de même configuration électronique» ?
Isoéléctronique
Comment trouver la configuration électronique d’un cation ? A quoi faut-il faire attention ?
On arrache les électrons les plus éloignés en premier.
Il faut faire attention car ce n’est pas l’ordre de remplissage.
Quel type d’ion peut-on faire avec un métal ?
Les métaux sont des réducteurs : ils donnent des électrons. On peut donc former des cations.
Lorsqu’on a vidé une couche pour un cation, qu’en fait-on ?
On la note toujours mais avec 0 : 4s0 par exemple
Comment déterminer le cation maximal que l’on peut former à partir d’un atome ?
On lui retire tous ses électrons de valence
Qu’appelle-t-on la structure par blocs du tableau périodique ?
Comment appelle-t-on la famille des éléments de la 1ère colonne ?
Les alcalins
Comment appelle-t-on la famille des éléments de la 2ème colonne ?
Les alcalino-terreux
Comment appelle-t-on la famille des éléments de la 17ème colonne ?
Les halogènes
Comment appelle-t-on la famille des éléments de la 18ème colonne ?
Les gaz nobles
Combien de colonnes comporte le tableau périodique ?
18
Que vaut la masse molaire de l’atome de numéro atomique Z ?
C’est à peu près 2×Z g.mol-1
Comment appelle-t-on ml ?
Le nombre quantique magnétique
Comment déterminer le nombre d’électrons célibataires simplement à partir de la configuration électronique ?
On regarde la dernière sous-couche en remplissage :
- si s, il y a 1 OA
- si p, il y a 3 OA
- si d, il y a 5 OA
On met mets électrons dedans selon la règle de Hund et celle de Pauli.
On regarde quels sont les électrons célibataires.
Comment calculer la masse molaire d’un atome dont on nous donne la masse molaire ainsi que les probabilités de rencontre pour les différentes isotopes ?
M = ΣPi×Mi
