CHIMIE

Chapitre 1
1 1) Quatre niveaux d’énergie (4s, 4p, 4d, 4f).
2) 4p : (4, 1, 0), (4, 1, 1), (4, 1, – 1).
4d : (4, 2, – 2), (4, 2, – 1), (4, 2, 0), (4, 2, + 1), (4, 2, 2).
4f : (4, 3, – 3), (4, 3, – 2), (4, 3, – 1), (4, 3, 0), (4, 3, 1),
(4, 3, 2), (4, 3, 3).
1) (2, 1, 2, –
1
) m ; (2, 2, 2,
1
) = n;
2
2
(3, – 1, 1, –
1
) 0; (4, 2, 2, 1) ms =1;
2
(7, 3, – 2, 0) m s = 0;
2) (5, 0, 0) : 5s ; (4, 1, – 1) : 4p ; (5, 2, 2) : 5d ;
(8, 1, – 1) : 8p ; (8, 4, 0) : 8g.
3) (5, 3, ±3, ±
1
), (5, 3, ±2, ±
1
1
), (5, 3, ±1, ± ),
2
2
2
(5, 3, 0, ±
1
).
2
1) Ion H + 3 avec son électron à l’infini et sans vitesse.
2) λn2 =
hc
; λ32 = 658 nm ; λ42 = 487 nm ;
En – E2 λ52 = 435 nm ; λ62 = 411 nm.
3) λlim = –
hc
= 365 nm U.V.
E2
4 I.R.
λlim = –
hc
, n = 3.
En
2) U.V.
1) 1.
3) E = 8,72.10 –18 J = 54,5 eV.
4) =4,01 ≈ 4 = 22 = Z2 EHe .
EH
1) 1s 2 2s 2 2p 5 .
2) 1s 2 2s 2 2p 4 3s 1 . Pour obtenir cette structure à partir de
l’état fondamental, il faut qu’un électron passe de la souscouche
2p à la sous-couche 3s ; il faut pour cela fournir de
l’énergie à l’atome.
1) b).
2) c) avec deux électrons célibataires à spins parallèles.
3) a). 4) c) ; a) ; d).
2) b)
3) a)
1) c)
1) a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4
b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4 f 14 5d 7
c)
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4 f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5 f 12
2) a)
b)
2
5
6
7
8
9
4p
5d
c)
3) a, b, c
10
1) a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 1
c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4 f 4
d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4 f 14 5d 10 6p 6 7s 2
2) a) [Ar]4s 2
b) [Kr]4d 1 5s 2
c) [Xe]4f 4 6s 2
d) [Rn]7s 2
3) a) 2e – (4s) ; b) 3e – (4d et 5s) ;c) 6e – (4f et 6s) ;
d) 2e – (7s).
11
1) a) 1s 2 2s 2 2p 6
b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4
2) a) 1s 2 2s 2 2p 6
b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8
c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 5f 5
12
1) a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5
c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1
d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10
2) a) 3 e période, 14 e colonne
b) 4 e période, 7 e colonne
c) 5 e période, 1 re colonne
d) 6 e période, 12 e colonne
13
2) [Ar]3d 7 4s 2
1) [Ne]3s 2 3p 4
3) [Kr]4d 10 5s 2 5p 3
14
1) 18 e colonne
2) [Rn]5f 14 6d 10 7s 2 7p 6
1) Éléments de colonne 2
⇒ ions M2+ 15
isoélectroniques des gaz nobles.
2) Arrachement des électrons 4s (niveau énergétique presque
constant).
3) E = = 86,19 eV = 1,38. 10 –17 J.
4) a) C (même période) ; b) N(même colonne) ;
c) F (état 2p 5 au lieu 3s 1 ) ; d) Al + (2 e énergie d’ionisation) ;
e) K + (isoélectronique de Ar) ;
f) N (état 2p 3 plus stable que 2p 4 ).
16 Dans une période, les électrons de valence sont de
plus en plus liés au noyau lorsque Z croît. Le minimum
correspond à l’alcalin sodium (l’ion obtenu lors de l’ionisation
est isoélectronique d’un gaz noble) et le maximum
à l’halogène chlore.
• Ei1 (Al) Ei1 (Mg) : l’électron arraché est un électron
3p pour l’aluminium et un électron 3s pour le magnésium.
• E i1 (S) E i1 (P) : la stabilisation particulière due à la
sous-couche 3p à demi-remplie est perdue lors de l’ionisation
de P et gagnée lors de celle de S.
17
1) 4 e période et 2 e colonne : Z = 20.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 Ca 2+
2) Configurations électroniques : [GN]ns 2 . L’électron ns arraché
est de moins en moins lié au noyau lorsque n augmente.
1) Croissance de l’affinité en passant de la colonne
16 à la 17.
2) Be = [H2] 2s2 ; Mg = [Ne] 3s2 ; Zn = [Ar] 3d104s2 .
⇒ fixation d’un électron dans la couche np vide
⇒ Eatt 1 0 .
3) Colonne 13 = np1 ; colonne 17 = np5 .
⇒ la fixation d’un électron conduit à une structure de gaz noble.
4) a) F (même période) ; b) F (état 2p 5 au lieu de 3s1 ) ;
c) O (énergie 2e 18
attachement positive) ; d) Na (couche
pleine pour Ne) ; e) Na (sous-couche 2s pleine pour Mg).
Ei1 + A.E.
19 1) cM = kM ( ).
2
2) Avec k M = 1,00 eV – 1 ,
c M (F) = 10,35 c M (Cl) = 8,5
c M (Br) = 7,8 c M (I) = 6,95.
20 1)
1 = R
1 –
1
(1) avec p = 3, 4, 5 ou 6
λ 22 p 2
pour les longueurs d’onde les plus élevées.
Régression linéaire :
= f 1
p 2
=
– 0,010977 + 0,00277 (2)
p 2
r = – 1 : les résultats expérimentaux suivent donc la loi (1).
Par identification entre (1) et (2) : R = 0,010977 nm –1 .
2) 2n2 .
3) H (g) + e – –
= H (g) énergie mise en jeu Eatt 1.
–
A.E. = – Eatt 1 = E(H (g)) – E(H (g) )
4) 1re colonne : métaux alcalins.
21 1) En = E1 +
hc ; n = 4;état dégénéré : 4s, 4p, 4d, 4f.
l
2) ln =
hc .
E4 – En
l41 = 97,35 nm ; l42 = 487 nm ; l43 = 1,88 µm ;
l32 = 658 nm ; l21 = 122 nm.
3) Ei = – E1 = 13,6 eV.
22
1) Cr (Z = 24) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 2 .
2) Les énergies des O.A. 4s et 3d étant très voisines, la
règle de Hund doit être appliquée pour trouver l’état fondamental
de l’atome de chrome ; six électrons à placer
dans six O.A. pratiquement dégénérées occupent chacun
une O.A. avec des spins parallèles :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1
23
1) N : 1s 2 2s 2 2p 3
2) P : [Ne] 3s 2 3p 3 ; Z(P) = 15.
3) Voir 1.16.
24
1
λ
1) Règle de Klechkowski.
Corrigés
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