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I.N.S.A. 1
Samedi 20 novembre 2004
I.S U.V.C1 (1h 30)
STRUCTURE DE LA MATIERE
SANS CALCULATRICE ET SANS DOCUMENTS
Toutes les réponses doivent être justifiées
EXERCICE 1 à rendre sur copie n°1 (
min)
1)
On considère un « atome X » dont on donne ci-dessous les 6 premiers niveaux d’énergie.
-13,6
-19,6
-30,6
-54,4
- 122,4
-489,6
1a)
Quelle est l’énergie de l’état fondamental
?
1b)
Montrer qu’il s’agit d’un hydrogénoïde. Lequel ?
1c)
Donner l’allure du diagramme des énergies de cet atome.
2)
On donne ci-dessous un extrait (1 seule série) du spectre de cet atome hydrogénoïde. Il s’agit de raies
noires sur fond coloré. Les longueurs d’onde et les énergies des photons correspondant aux raies
observées sont indiquées.
2a)
De quel type de spectre s’agit-il ?
2b)
Dans quel domaine électromagnétique se situe-t-il ?
2c)
De quelle série s’agit-il
?
2d)
Expliquer la provenance de la raie
B
. Donner pour chaque longueur d’onde la transition
énergétique effectuée par l’atome hydrogénoïde
.
Représenter chaque transition suer le diagramme.
3)
Donner l’expression permettant de calculer la longueur d’onde du photon émis lorsque l’atome passe
de l’énergie E
6
à l’énergie de l’état fondamental. Ne pas faire le calcul, mais donner l’expression
numérique qu’il faut entrer dans la calculatrice pour obtenir la longueur d’onde en m
4)
Nommer les fonctions d’onde qui peuvent décrire l’état de cet atome hydrogénoïde lorsque son énergie
est E
4
.
Données :
Elément
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Z
3
4
5
6
7
8
9
10
e = 1,60.10
-19
C
c = 3,00.10
8
m.s
-1
h = 6,63.10
-34
J.s
N
A
= 6,02.10
23
mol
-1
λ
en nm
λ
A
λ
B
λ
C
λ
D
λ
mini
18,27
13,53
12,08
11,42
10,15
E
photon
(en eV)
68,0
91,8
102,8
108,8
122,4