PHYSIQUE CHIMIE Filière PSI

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Niveau: Supérieur
PHYSIQUE-CHIMIE Filière PSI Concours Centrale-Supélec 1999 Principe de la mesure des polluants dans l'atmosphère Les données numériques sont à la fin du problème. La mesure du profil des concentrations atmosphéri- ques de particules (aérosols), vapeur d'eau, ozone en fonction de l'altitude nécessite soit des mesures à partir d'avions ou de ballons, soit des techniques récentes basées sur l'utilisation de LASER à impul- sion de forte puissance. Nous allons étudier cette tech- nique appelée LIDAR, acronyme de LIght Detection And Ranging . Une impulsion Laser est émise dans l'atmosphère selon la verticale. Les molécules de l'atmosphère et les particules absorbent la lumière Laser et la diffusent. Une faible partie de l'énergie émise par le Laser est rétrodiffusée dans la direction d'un télescope et d'une chaîne de détection mesurant l'intensité rétrodiffusée en fonction du temps (figure ci-contre). Partie I - Dipôle et rayonnement I.A - Molécules polaires I.A.1) Quelles structures de Lewis les plus représentatives peut-on proposer pour les molécules , , ? I.A.2) Proposer un schéma montrant la géométrie de ces molécules et repré- senter sur chaque schéma leur moment dipolaire. I.A.3) Dans la molécule d'eau, l'angle est égal à .

  • om om

  • moment dipolaire de la molécule

  • atome d'hydrogène

  • electron

  • bilan chimique de la dissolution du trioxyde de soufre sur l'eau de la gouttelette

  • nom de section efficace de dif- fusion

  • e0 e0

  • section du faisceau lumineux


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PHYSIQUE-CHIMIE
PHYSIQUE-CHIMIE
Filière PSI
Ce sujet traite de quelques propriétés de l’aluminium et de leurs applications. Certaines données fondamentales sont regroupées à la fin du texte. Partie I - Propriétés de l’atome I.A - Les énergies d’ionisation Les énergies d’ionisation successives de l’aluminium sont, eneV:I=0,5776; 1 I=1,8167;I=2,7448;I=11,578. À quel processus microscopique l’énergie 2 3 4 d’ionisationIest-elle associée ? Déterminer les valeurs des énergies internes 1 1 molaires standard d’ionisation enkJmol. Justifier qu’il n’existe qu’un seul type d’ion aluminium dont on donnera la formule. I.B - L’aluminium, atome central de quelques molécules I.B.1) Le chlorure d’aluminium a pour formuleAlCl. Donner sa formule de 3 Lewis et préciser, en la justifiant, sa géométrie. I.B.2) En solution dans le benzène, la molécule de chlorure d’aluminium se combine à l’ion chlorure pour engendrer un ion complexe tétrachloroaluminate (III). Pourquoi ? Quelle géométrie cet édifice présente-t-il ? I.B.3) On observe aussi que le chlorure d’aluminium tend, dans d’autres conditions, à engendrer une molécule de formuleAl Cldans laquelle 2 6 tous les atomes vérifient la règle de l’octet. Proposer une formule de Lewis pour cette molécule. Partie II - Réflexion de la lumière sur l’aluminium II.A - Contact entre l’aluminium et l’atmosphère. À298K, l’enthalpie molaire standard de formation de l’oxyde d’aluminium 1 Al O vaut1676kJmol. Les entropies molaires standard de l’aluminium 2 3 solide, du dioxygène gazeux et de l’oxyde d’aluminium solide valent 11 respectivement :28,3;205;50,9JmolK. II.A.1) Calculer la pression de dioxygène en équilibre avec l’aluminium à 298K. Commenter. II.A.2) Quel comportement la thermodynamique prévoit-elle pour l’alumi-nium en présence de l’atmosphère dont la pression partielle d’oxygène est 0,2 bar? Qu’en est-il réellement ?
Concours Centrale-Supélec 2002
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