Atomes et molécules

3) Quelles sont les valeurs que peut prendre le nombre quantique m pour une orbitale de type p et de type d ?4) Le numéro atomique de l’aluminium est Z = 13. Donner la configuration électronique de l'atome d’aluminiumdans son état fondamental et déterminer les valeurs numériques (en eV) des niveaux d'énergie des orbitales de cetatome.5) Définir, pour un atome X, l'énergie de première ionisation EI 1 (X). Calculer cette énergie dans le cas del'aluminium. Comparer ce résultat à la valeur expérimentale 5,98 eV.6) Pourquoi l'énergie de première ionisation du magnésium (Z = 12) est elle supérieure à celle de l'aluminium ? Ondonne EI 1 (Mg) = 7,64 eV.III. L’atome de carbone.A 52 .1) Donner la structure électronique de l’atome de carbone 12 6C dans son état fondamental ; on précisera la règle deHund. Dans quel genre d’interaction se manifeste le spin électronique ?2) La chimie organique a pour objet l’étude des composés du carbone, qui sont à la base des structures et dufonctionnement des organismes vivants. On lit dans une encyclopédie : « En raison des analogies entre les atomes decarbone ( 6 C) et de silicium ( 14 Si), on a très tôt songé à bâtir une chimie organique du silicium. »Justifier ces « analogies ».Quelle est en fait la principale utilisation actuelle du silicium ?B 61 .1) Quelle règle simple permet en général de prévoir le nombre de liaisons covalentes auxquelles participent leséléments des deuxième et troisième périodes de la classification périodique ? Donner deux exemples.2) Quelle est la géométrie habituelle du carbone tétravalent ? Donner un exemple.3) Déterminer structure de Lewis et géométrie des molécules CO et CO 2 .4) Donner une définition qualitative du concept d’électronégativité ; quel rapport peut-on faire avec certainscomportements observés en chimie ?5) Comparer les polarisations des molécules CO et CO 2 .IV 35 . Règles de Slater.Nota : les règles de Slater évaluant la constante d’écran ne sont plus au programme en MPSI et en PCSI option SI ;elles sont au programme en PCSI option PC.Rappel.électron écranté, 1s ns,np nd nfL’énergie d’un électron dans une orbitale est égale à cellede nombre quantique n* *de l’ion hydrogénoïde de numéro atomique Z , où Z est lacharge totale du noyau et des électrons plus proches du électron écrantantnoyau que l’électron considéré :de nombre quantique n i*2Zn*i < n – 1 1E( n, )= − 13,6eV Z = Z − σ( n , , , )*2∑ i in nni = n – 1 0,85 1 1i i ≤ 1 (n i s,n i p) 0,3 0,35 1 1La contribution σ( ni, i, n, )du ième électron au facteur n i = n i = 2 (n i d) 0 0,35 1d’écran, soit grosso modo la probabilité que le i ème électron i = 3 (n i f) 0 0 0,35soit plus proche du noyau que l’électron considéré (on ditqu’il écrante le noyau), se calcule selon les règles figurant n i > n 0dans le tableau ci-contre.*2Z*En outre, on remplace dans la formule E = − 13,6 eV le nombre quantique principal n par n :*2nn 1 2 3 4 5 61 2 3 3,7 4 4,2*nExercice.1) Définir l’affinité électronique.2) Quelle est la signification de son signe ?3) Calculer l’affinité électronique de l’hélium en appliquant les règles de Slater.V 39 .1) Donner la formule de Lewis de l'ion cyanure CN – .2) Cet ion est un ligand qui se lie par son atome de carbone (et non son atome d’azote) à de nombreux cations demétaux de transition pour donner des complexes. Expliquer.VI 38 .1) Donner la formule de Lewis des espèces suivantes ClO3− et NO3− .DS : atomes et molécules, page 2