Atomistique et classification périodique : 100 questions de concours corrigées

Le numéro atomique de l'élément nickel vaut Z = 28. Donner sa configuration électronique et indiquer la place de cet élément chimique dans la classification périodique (numéro de la ligne et de la…

Établir la configuration électronique du chrome dans son état fondamental. Donner le nombre d'électrons de valence.

Donner la configuration électronique du fer, en la justifiant.

Le bore (B), le phosphore (P), l'arsenic (As), le gallium (Ga) sont souvent utilisés comme dopants pour le silicium. Classer ceux-ci en types N ou P.

Donner la configuration électronique attendue de l'atome d'oxygène dans son état fondamental. Distinguer et dénombrer les électrons de valence et les électrons de cœur.

Donner la configuration électronique des atomes de carbone et d'oxygène dans leur état fondamental.

Donner la structure électronique d'un atome de fer dans l'état fondamental.

Établir la configuration électronique des ions Fe²⁺ (Z = 26) et Co³⁺ (Z = 27) dans leur état fondamental.

Donner la configuration électronique du baryum dans son état fondamental.

Établir la configuration électronique des halogènes dans leur état fondamental. Citer les règles utilisées pour ce faire.

Donner les configurations électroniques des atomes d'hydrogène H, de carbone C et d'oxygène O dans leur état fondamental et préciser le nombre d'électrons de valence de chaque atome.

La configuration électronique de valence expérimentale du palladium à l'état fondamental est 4d¹⁰. Comparer à la configuration électronique fondamentale attendue selon la règle de Klechkowski.

On considère une population de noyaux radioactifs identiques, dont le nombre à l'instant t est donné par N(t). Relier N(t + dt) à N(t) et λ puis montrer que l'évolution de N(t) est gouvernée par…

La période radioactive, notée T_1/2, est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux se sont désintégrés. Établir le lien entre λ et T_1/2.

Donner la configuration électronique de l’oxygène dans son état fondamental.

À quelle période et quelle colonne appartiennent les éléments ₁₁²³Na et ₁₇³⁵,⁵Cl ? Préciser la configuration électronique du chlore dans son état fondamental.

Donner la configuration électronique du fer dans son état fondamental en nommant les règles et le principe utilisés.

Le numéro atomique de l'élément titane est Z = 22. Donner la configuration électronique de l'atome de titane dans son état fondamental. Préciser quels sont les électrons de valence et ceux de cœur…

Où se situe-t-il dans la classification périodique des éléments chimiques ? Justifier grâce à sa structure électronique.

L'ion lithium le plus stable est Li⁺ ; justifier.

Motiver le choix de ne pas considérer la dynamique du noyau chargé positivement.

Déterminer l'expression N_i(t) en notant N_i0 sa valeur à l'origine des temps.

Le graphe de la figure 6 schématise l'évolution de la puissance volumique avec le temps. Reproduire l'allure de ce graphe sur votre copie et en déduire, avec justification, la date t_1/2 à laquelle…

À quelle période (ou ligne) et à quelle famille (ou colonne) de la classification périodique des éléments appartient le silicium ?

Donner le nombre d'électrons de valence des atomes de carbone, azote et soufre.

Calculer la proportion en masse du chlore dans le PVC.

Rappeler la définition du terme isotope.

Donner la composition du noyau d’un atome de lithium ⁷₃Li.

Quelle est la position de l’élément lithium dans la classification périodique des éléments ? Nommer la famille d’éléments chimique à laquelle il appartient et dessiner son schéma de Lewis.

Préciser la composition d'un atome de plomb ₈₂²⁰⁷Pb.

Les quatre isotopes stables du plomb ²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb et ²⁰⁸Pb, sont présents dans la nature dans des proportions respectives de x %, y %, 22 % et 52 %. Définir le mot isotope. Donner les…

Les quatre isotopes stables du plomb ²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb et ²⁰⁸Pb, sont présents dans la nature dans des proportions respectives de x %, y %, 22 % et 52 %. Définir le mot isotope. Donner les…

Donner le nombre d’électrons de valence des atomes d’oxygène (numéro atomique Z = 8) et d’hydrogène.

Indiquer la position du titane (numéro atomique Z = 22) dans le tableau périodique des éléments. Préciser les numéros de la période (ligne) et de la colonne. Dans quel bloc se situe-t-il ?

Rappeler les noms associés au nombre 235 et au nombre 92 dans la notation ²³⁵₉₂U.

Donner la composition du noyau de l'atome d'uranium 235.

Calculer la masse d'uranium naturel nécessaire pour produire 1 kg d'uranium 235.

Le fluor est l'élément qui se situe dans la 2ème période et l'avant-dernière colonne du tableau périodique. Etablir son nombre d'électrons de valence.

À partir de la formule de la molécule de phtalocyanine, calculer la masse d'une molécule de PcH₂.

Que vaut l'énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène, c'est-à-dire l'énergie minimale à fournir pour que l'électron échappe à l'attraction coulombienne du proton ?

Donner la structure électronique du potassium (Z = 19). À quelle famille appartient-il ? Quel nombre d'oxydation non nul usuel peut-on prévoir ?

En déduire la formule de la chromite FeₓCr_yO_z. Quelle est la formule de l'ion du chrome dans le cristal ?

Donner la configuration électronique de l'élément lithium dans l'état fondamental. À quelle famille appartient-il ?

Indiquer la période de la classification périodique à laquelle cet élément appartient.

Rappeler la définition du terme « isotope » et préciser la composition du noyau de chacun des isotopes de l'oxygène. Justifier que les propriétés chimiques de deux isotopes sont identiques.

Donner le nombre de neutrons, de protons et d'électrons de l'atome de sodium.

En déduire la configuration électronique du sodium.

En déduire sa position dans le tableau périodique. La réponse doit être justifiée à partir de la configuration électronique.

À quelle famille d'éléments appartient le sodium ? Donner au moins une propriété physique ou chimique de cette famille.

Quel est l'ion monoatomique formé par le sodium ? Justifier.

Son abondance isotopique est issue de ses cinq isotopes stables : 68,08 % de ⁵⁸₂₈Ni ; 26,22 % de ⁶⁰₂₈Ni ; 1,14 % de ⁶¹₂₈Ni ; 3,63 % de ⁶²₂₈Ni complétés par ⁶⁴₂₈Ni. Évaluer sa masse atomique.

Donner la structure électronique de ces ions. Lequel est le plus stable ? Justifier.

En déduire l’ion ou les ions le(s) plus courant(s) de cet élément.

Dans quelle période et quelle colonne du tableau périodique se situe le baryum (justifier)?

A quelle famille appartient les éléments de cette colonne ?

Le baryum est-il un métal ou un non métal ? En déduire au moins deux propriétés générales de ces éléments.

En considérant que l'essentiel de la masse M_ de la naine blanche est constitué par des atomes de carbone totalement ionisés, exprimer Nₑ le nombre d'électrons contenus dans cette étoile en fonction…

Le numéro atomique du plutonium est 94 et sa configuration électronique dans son état fondamental est [Rn]5f⁶ 7s². Indiquer sa place dans la classification périodique (bloc, période). Préciser les…

Étant donnée la position des éléments de cette famille dans le tableau périodique, en déduire la configuration électronique de valence des atomes associés, dans leur état fondamental. En déduire, en…

Les noyaux de radium 226 et de radium 228 sont des isotopes. Donner la composition des noyaux et justifier le terme isotopes.

Étant donnée la masse initiale, calculer le nombre de noyaux N₀ de radium 226 présents dans le flacon.

Expliquer pourquoi E_I représente l'énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène.

Quelle est la dimension de la constante radioactive λ ?

La proportion d'uranium 235 dans les minerais augmente-t-elle ou diminue-t-elle au cours du temps ?

a) Donner les structures électroniques de l'hydrogène H (Z = 1) et de l'oxygène O (Z = 8). b) Donner la formule de Lewis de la molécule d'eau. c) Pourquoi la liaison OH est-elle polarisée ?

À quelle famille ou groupe appartient le sodium ? Le chlore ? Citer deux autres éléments appartenant à la même famille que le chlore.

Le fer a pour symbole ₂₆⁵⁶Fe. Donner la composition (nombre de protons, de neutrons et d'électrons) d'un atome de cet élément.

Préciser la position de l'élément dans la classification périodique : ligne et colonne.

Quelle est la nature de ces réactions ? Quel est le cycle dominant dans le Soleil ?

Proposer une explication de cette observation de raies doubles et non simples.

Justifier le terme « Bleu » présent dans le nom du colorant. Préciser la couleur de l'émission laser.

Calculer le nombre N d'ions présents dans m_sel = 5,0 g de sel.

Exprimer la puissance volumique p_v,i(t) pour l'élément X_i dégagée par radioactivité dans les roches, en fonction des données utiles. En déduire la puissance totale p_v(t) dégagée par les trois…

Sachant qu’il n’y a que deux isotopes naturels du lithium, et compte tenu de la masse molaire du lithium naturel donnée en fin d’énoncé, déterminer le symbole atomique du second isotope.

L'absorption d'un photon par un atome de Krypton permet d'augmenter l'énergie d'un électron externe. Au-delà d'une certaine énergie, l'électron n'est plus lié au noyau. Estimer à l'aide de la figure…

Expliquer la valeur élevée du potentiel standard d'oxydo-réduction du couple (F₂(g)/HF(ℓ)) au regard des propriétés de l'élément fluor.

Justifier que quel que soit l'atome, on puisse décrire les propriétés des états de Rydberg en considérant en première approximation la dynamique d'un électron unique gravitant autour d'un noyau…

Justifier pourquoi deux atomes (ou ions) différents ne donnent pas le même spectre d'émission. On expliquera notamment la notion de niveaux d'énergie quantifiés grâce au diagramme représentant les…

Rappeler quelques propriétés macroscopiques des métaux. Où ces éléments se placent-ils dans la configuration périodique ? Relier ces propriétés macroscopiques aux caractéristiques de la liaison…

Du silicium est dopé au bore à raison de 10²² atomes de substitution par unité de volume. Quel est le taux de dopage (ou pourcentage de substitution) obtenu ?

Justifier le caractère réducteur du lithium. Quel ion le lithium peut-il former le plus facilement ?

La masse molaire moyenne de l'oxygène est 15,9994 g⁻¹. Sachant que l'abondance de l'isotope ¹⁷O est de 0,037 %, déterminer les abondances des isotopes ¹⁶O et ¹⁸O de l'oxygène.

On rappelle (figure 2) que les probabilités de présence de l’électron au centre ne sont non nulles que pour les orbitales ns et nulles pour toutes les autres (qui ne sont pas à symétrie sphérique)…

À cause de l’interaction entre le spin de l’électron et le champ magnétique du proton (interaction spin-orbite) le niveau 2p est en fait constitué de deux états notés 2p_1/2 et 2p_3/2 dont la…

Intéressons-nous aux propriétés chimiques du méthane. a) Indiquer les configurations électroniques des atomes H, C et O. Proposer des formules de Lewis pour les molécules d'eau, de dioxyde de…

Quelles sont les énergies libérées lors des passages des couches M, puis L, au niveau fondamental ? Les photons correspondants sont-ils visibles ?

Le plutonium possède-t-il des électrons célibataires à l'état fondamental ? Si oui, proposer un quadruplet de nombres quantiques, que l'on nommera, pouvant caractériser l'un des électrons…

Donner la configuration électronique d'un atome de lithium dans son état fondamental. Comment justifier la valeur très basse du potentiel standard E°_Li⁺/Li_(s) ? Quelle autre propriété intéressante…

Justifier que les niveaux d'énergie de ce système sont voisins des niveaux de Rydberg de l'hydrogène.

Calculer numériquement les valeurs des constantes radioactives λ₂₃₈ et λ₂₃₅ des noyaux respectifs d'uranium 238 et 235. Commenter ces valeurs en sachant que la constante radioactive du thorium est…

Pour faire fonctionner un réacteur nucléaire, il faut disposer d'un minerai contenant beaucoup d'uranium et que cet uranium présente au moins 3 % d'uranium 235 de sorte que la fission puisse…

Estimer la puissance dégagée par la radioactivité de l'uranium sur une telle parcelle. Comparer avec la valeur donnée par l'extrait ci-dessus (0,082 watt par tonne d'uranium).

Quelle est l'énergie E₀ que va dégager cette pastille combustible si tout l'uranium 235 se désintègre naturellement (par radioactivité α) ? Un ordre de grandeur est attendu.

Calculer le degré d'oxydation (nombre d'oxydation) des carbones C² et C³ avant et après transformation de 4 en 5. En déduire la nature de cette réaction.

Compléter le diagramme de la question précédente en plaçant qualitativement les niveaux énergétiques des orbitales 2s et 2p pour l'atome d'oxygène et d'azote sans interaction. Justifier. Seul le…

Rappeler pourquoi la charge de l'ion est de la forme q = ze, où e est la charge élémentaire et z un entier positif. La figure 2 représente la distribution de m/z dans un échantillon analysé par un…

Le ralentisseur utilisé dans l'expérience est du dideutérium (nombre de masse A = 2). Commenter ce choix. Par ailleurs, on travaille avec du dideutérium liquide plutôt que gazeux. Pour quelle raison ?

À la lecture de ces documents, expliquer comment un atome de Rydberg acquiert un moment dipolaire électrique sous l'action d'un champ électrique extérieur et, dans le cas où le nombre quantique l…

Un foyer composé de 4 personnes habitant dans une maison de 150 m² avec chauffage électrique consomme en moyenne une énergie électrique correspondant à 20 000 kW en une année. Évaluer les masses de…

À partir des différentes informations disponibles dans cette partie, estimer la valeur de la durée de vie de ce réacteur. Commenter.