Un électron a pour nombre quantique principal n = 4 et pour nombre quantique tertiaire m = 2. Les affirmations suivantes sont-elles exactes? Sinon pourquoi?

1. cet électron a nécessairement pour nombre quantique l = 2
2. cet électron peut avoir pour nombre quantique l = 2
3. cet électron est nécessairement dans une orbitale d

a) non; b) oui; c) non

Classez les orbitales suivantes dans l'ordre dans lequel on les utiliserait si on construisait les éléments dans leur état fondamental un à un, par ordre de Z, en ajoutant successivement un proton au noyau et un électron à l'atome:

1. n = 3; l = 1; m = 0; s = +½
2. n = 4; l = 0; m = 0; s = -½
3. n = 3; l = 2; m = 1; s = -½
4. n = 3; l = 0; m = 0; s = +½
5. n = 3; l = 1; m = -1; s = +½

d < a = e < b < c

Parmi les configurations électroniques suivantes, lesquelles sont impossibles et pourquoi?

1. 1s² 2s¹ 2p¹
2. [Ne] 3s² 3p² 3d²
3. 1s² 2s² 2p⁶ 3s³
4. [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ 4p³
5. 1s² 2s² 2p⁶ 2d²

c et e impossibles

La couche de valence d'un atome est constituée des électrons dont les régions de forte probabilité de présence sont les plus éloignées du noyau. Ce sont ces électrons qui participent aux liaisons chimiques. A l'aide du tableau périodique, décrire la couche de valence des atomes suivants: nombre d'électrons appariés (2 électrons dans la même orbitale), nombre d'électrons célibataires (1 seul électron dans l'orbitale) et nombre d'orbitales vides:
      (a) B (Z = 5)      (b) S (Z = 16)      (c) As (Z = 33)      (d) Rb (Z = 37)      (e) Xe (Z = 54) a) 1 paire, 1 célibatoire, 2 vides; b) 2 paires, 2 célibataires et aucune vide; c) 1 paire, 3 célibataires, 0 vide;
d) 0 paire, 1 célibataire, 3 vides; e) 4 paires, 0 célibataire, 0 vide.

Quels seraient le numéro atomique et la configuration électronique de l'élément encore inconnu qui, dans le tableau périodique, se placerait sous le radon Rn (Z = 86)? Z = 118; [Rn] 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶ (écriture en ordre de remplissage) ou [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁶ (écriture en ordre de n)

Combien d'orbitales portent le nom    (a) 5p    (b) 3d    (c) 4d (a) 3; (b) 5; (c) 5

Pour représenter graphiquement la région de l'espace où la probabilité de présence de l'électron est la plus grande, on utilise souvent une surface sur laquelle la densité de probabilité est constante et qui englobe un volume de l'espace dans lequel la probabilité de présence de l'électron est 90%. Pourquoi n'utilise-t-on pas plutôt une surface englobant une probabilité de présence de 100% ? Indice

Qu'est-ce qui distingue les 3 orbitales 2p entre elles ?

Quel est le nombre maximum d'électrons décrits par les nombres quantiques suivants:
a) n = 4   b) n = 3 et l = 2   c) n = 2 et l = 1   d) n = 0, l = 0 et m = 0   e)n = 2, l = 1 et m = -1   f) n = 1, l = 0 et m = 0   g) n = 1, l = 0 et m = 1 a) 32; b) 10; c) 6; d) 0; e) 2; f) 2; g) 0

Un atome d'oxygène possède la configuration électronique 1s² 2s² 2p_x² 2p_y². Cet atome est-il dans son état fondamental? Pourquoi? Indice

Identifiez les trois éléments (différents) suivants:

1. un état excité de cet élément possède la configuration électronique 1s² 2s² 2p⁵ 3s¹
2. un état excité de cet élément possède la configuration électronique [Kr] 5s² 4d⁶ 5p² 6s¹
3. cet élément possède à l'état fondamental 3 électrons célibataires dans des orbitales 6p.

a) Ne; b) Ag; c) Bi

Tracez schématiquement la densité de probabilité radiale des orbitales 2p et 3s d'un même atome polyélectronique. Que peut-on déduire de ces courbes en ce qui concerne la probabilité de présence des électrons de ces orbitales, en fonction de la distance au noyau? Solution détaillée

Sous l'action d'une source d'énergie extérieure, tous les électrons d'une collection d'atomes d'hélium sont excités dans des orbitales 3s.

1. Combien de raies observera-t-on dans le spectre électromagnétique émis par les atomes lors de leur retour à l'état fondamental? Représentez sur un diagramme d'énergie schématique toutes les transitions observées.
2. Combien de raies observerait-t-on si on répétait la même expérience avec des atomes d'hydrogène?

Notes: on ne demande pas les longueurs d'onde. On suppose que toutes les transitions sont permises. (a) 6 (b) 3 - Solution détaillée

Estimez, à l'aide de la figure donnant l'énergie des orbitales des atomes neutres en fonction de Z:

1. la longueur d'onde de la radiation électromagnétique capable d'exciter un électron d'un atome de zinc (Zn) d'une orbitale 4s à une orbitale 4p;
2. l'énergie d'ionisation du sodium Na. Exprimez le résultat en électron-volts, en joules et en kilojoules par mole.

(a) 138 nm (b) 5.56 eV - Solution détaillée

Déterminez la longueur d'onde de la radiation électromagnétique permettant d'exciter un électron 2s de l'atome d'oxygène dans une orbitale 2p. 82.098 nm - Solution détaillée

Lorsqu'une radiation électromagnétique de grande énergie frappe une surface, on observe l'éjection d'un électron du coeur de l'atome, par exemple des orbitales 1s ou 2s. C'est le phénomène utilisé dans la technique de spectroscopie photo-électronique des rayons-X (XPS, appelée aussi ESCA), qui permet l'identification des atomes présents à la surface d'un échantillon. Quelle est l'énergie minimum nécessaire pour arracher un électron 1s du carbone? 288.23 eV - Solution détaillée

On s'interesse à l'énergie de première ionisation des éléments d'une même période.

1. Expliquez pourquoi, par exemple du sodium Na à l'argon Ar, l'énergie de première ionisation I₁ tend à augmenter.
2. Malgré cette tendance, on remarque expérimentalement que I₁ diminue du phosphore (I₁=1060 kJ.mol^-1) au soufre (I₁=1005 kJ.mol^-1). Expliquez pourquoi.

Solution détaillée

Uniquement à l'aide de leur position dans le tableau périodique, indiquez pour chacune des paires d'atomes suivantes, celui qui possède la plus grande énergie de première ionisation et la plus grande taille:

1. Li et K
2. B et N
3. F et C

La figure ci-contre montre le rayon de covalence (une mesure de la taille de l'atome) de quelques éléments. Expliquez en quelques phrases les tendances observées. Solution détaillée