INSA Rouen structure de la matière 2004 TC

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llllllI.N.S.A. 1 Samedi 20 nove mbre 2004I.S U.V .C1 (1h 30)STRUCTURE DE L A MA TIERESANS C ALCULATRICE ET SANS DO CUMENTSToutes le s réponse s doivent ê tre justi fiées EXERCICE 1 à r endre sur copie n°1 ( min) 1) O n considèr e un « atome X » dont on donne ...

Publié le : jeudi 21 juillet 2011
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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
EXERCICE 2 à rendre sur la copie n°2 (
min)
1)
Le radon, de symbole chimique Rn, a pour numéro atomique Z = 86. Donner sa configuration
électronique à l’état fondamental.
2)
Compléter le tableau donné en annexe et le joindre à la copie. Dans la dernière colonne, donner la
configuration électronique sous la forme : [gaz noble]…… et souligner les électrons de valence.
On donne ci-dessous la liste des gaz nobles :
gaz noble
Hélium
Néon
Argon
Krypton
Xénon
Radon
symbole
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
Z
2
10
18
36
54
86
3)
Questions complémentaires concernant les atomes de la question précédente.
3a)
Le protactinium de symbole Pa est-il un métal ? un métal de transition ? Justifier les réponses.
3b)
Ecrire les nombres quantiques caractérisant les électrons de valence du protactinium Pa.
3c)
Donner la formule de l’ion le plus stable formé par l’indium In. Justifier la réponse.
4)
L’atome de numéro atomique Z = 111 vient de recevoir un nom : le roentgenium et un symbole
chimique : Rg.
4a)
Prévoir sa configuration électronique en utilisant la notation [Rn]…..
4b)
Donner sa position dans le tableau périodique.
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