Atomistique, liaisons et cristallographie : 296 questions de concours corrigées

Donner un schéma de Lewis de l'ion carbonate CO₃²⁻. On rappelle que le carbone et l'oxygène sont situés respectivement dans la quatrième et la sixième colonne de la deuxième période du tableau…

Justifier qualitativement la géométrie plane de l'ion carbonate.

Donner les formules de Lewis de la molécule de méthane, de la molécule de diazote et de la molécule de dioxyde de carbone.

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.

Calculer la population de cette maille.

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

Le plomb cristallise dans le système cubique à faces centrées (CFC), avec un paramètre de maille a = 5,0· 10² pm. Faire un schéma de la maille conventionnelle et calculer la masse volumique moyenne…

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

En déduire la formule de Lewis du peroxyde d’hydrogène H₂O₂.

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

Montrer que la maille fournie dans le document 2 est en accord avec la formule chimique du dioxyde d'étain SnO₂.

Déterminer la coordinence de l'ion Sn⁴⁺.

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 ?

Donner les schémas de Lewis de TiCl₄ et de TiO₂. On indique que, dans ces structures, la valence du titane est identique à celle du carbone.

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.

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.

Représenter la structure de Lewis de F₂.

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…

Calculer la valeur de la masse volumique du cuivre en considérant le modèle cristallin cubique à faces centrées. Commenter le résultat obtenu.

Donner le schéma de Lewis du cyanure d'hydrogène HCN et de l'eau H₂O, sans oublier de faire figurer les doublets d'électrons non liants.

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

Préciser le type de liaison à l'origine de la cohésion du cristal de fer.

Représenter la maille du réseau cubique à faces centrées. Déterminer et calculer la compacité de la maille.

Combien de motifs TiO₂ la maille représentée contient-elle ?

Combien y a-t-il d'ions sodium par maille ?

Préciser la position des centres des sites octaédriques. Combien y en a-t-il par maille ? Sont-ils tous occupés par les atomes de chlore ?

Donner les schémas de Lewis des molécules d'eau et du dioxyde de carbone.

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 ?

Représenter la maille conventionnelle, puis déterminer le nombre d'atomes de cuivre par maille. En adoptant le modèle des sphères dures indéformables, expliciter la relation entre le paramètre de…

Exprimer la masse volumique du cuivre ρ en fonction des données, puis calculer sa valeur.

Dans le cas de l'ammoniac NH₃, reproduire le schéma de la Figure 1 en indiquant les polarisations des liaisons. En justifiant, indiquer si l'ammoniac est une molécule polaire ou apolaire…

Lorsqu'on refroidit l'ammoniac gazeux à une température inférieure à sa température d'ébullition, on obtient de l'ammoniac liquide. Nommer la ou les forces assurant la cohésion de l'ammoniac liquide…

Interpréter la différence de température d'ébullition de l'ammoniac et de la phosphine.

Réaliser un schéma légendé de la maille. On représentera l'ion ammonium par l'atome d'azote uniquement.

Déterminer la coordinence de chaque ion.

Établir une relation entre le paramètre de maille a et les rayons ioniques R_NH_4⁺ et R_Cl⁻.

Justifier que BF₃ et AlF₃ sont bien des acides de Lewis.

Donner la géométrie de la molécule BH₃.

Justifier l'utilisation du terme « liaison covalente de coordination » pour décrire l'interaction bore-azote dans cet adduit.

Que peut-on dire du moment dipolaire électrique de la molécule de CO₂ en l'absence de vibration ?

Calculer de la masse volumique ρ du dioxyde de titane TiO_2(s).

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

La structure cristalline de l'oxyde ferreux est décrite en figure 4. Donner, en justifiant la réponse, la formule chimique de ce pigment.

Déterminer le nombre d'atomes par maille en le justifiant.

Déterminer l'expression littérale du rayon atomique du Nickel R_Ni en fonction du paramètre de maille a.

Déterminer l'expression littérale de la masse volumique du Nickel notée ρ_Ni.

Reproduire et compléter la figure 12 ci-contre en dessinant les centres atomiques au sein de la maille. Combien y a-t-il d'atomes par maille ? Quelle est la coordinence ?

Préciser avec soin la condition de tangence des atomes dans la maille. En déduire la relation entre le paramètre de maille a et le rayon atomique R_Ni.

Donner la configuration électronique du fer, en la justifiant.

Dessiner en perspective cavalière la maille du fer métallique. Combien y a-t-il d'atomes de fer par maille ?

Déterminer le paramètre de maille, noté a.

À l'aide des données, calculer la masse volumique du fer métallique.

Calculer la compacité du fer métallique.

Représenter la maille conventionnelle du réseau cubique à faces centrées formé par les anions O²⁻. Indiquer la position des sites tétraédriques et des sites octaédriques dans un réseau cubique à…

Établir la formule de la masse volumique de la chromite.

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

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

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 le schéma de Lewis de la molécule de O₂.

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.

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

Proposer, en la justifiant, la formule de Lewis du dioxyde de carbone CO₂.

Quelle géométrie peut-on prévoir pour cette molécule de CO₂ ? Justifier.

Donner un schéma de Lewis de l'ammoniac.

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.

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

A quelle famille appartient les éléments de cette colonne ?

Combien existe-t-il de motifs par maille ? Justifier.

Combien y-a-t-il de sites interstitiels tétraédriques (T) et octaédriques (O) dans la maille CFC formée par les anions ? Justifier.

Placer les différents ions dans la maille que l’on dessinera.

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

Le plomb solide cristallise dans un réseau cubique face centrée. Calculer le paramètre de maille a.

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…

Déterminer la coordinence de chacun des ions dans la structure choisie à la question précédente.

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.

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…

Déterminer le nombre d'ions Ca²⁺ et F⁻ contenus dans cette maille cubique.

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

Dessiner la maille du cristal.

Calculer le nombre de plus proches voisins pour les anions et pour les cations.

Exprimer la masse volumique ρ de ZnS_(s) en fonction du paramètre de maille. Donner un ordre de grandeur de sa valeur.

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.

Indiquer sur cette figure la position des ions U⁴⁺ et O²⁻. Comment s'appellent les sites du réseau de l'uranium occupés par les ions d'oxygène ?

Vérifier que le nombre d'ions est cohérent avec la formule UO₂.

Exprimer puis calculer la porosité théorique de chaque structure. Pourquoi dit-on que l'empilement cubique à faces centrées est un empilement compact ?

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

Proposer une représentation de Lewis pour la molécule de dioxygène.

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 ?

a) Indiquer ce qu'on appelle les forces de Van der Waals. b) De quelle nature sont les interactions dites liaisons hydrogène ? c) Pouvez-vous donner un ordre de grandeur de l'énergie de la liaison…

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

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

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…

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

Déterminer la population en explicitant le calcul et vérifier la stœchiométrie du nitrure de titane.

La masse volumique du nitrure de titane est ρ = 5,24 g⁻³. Exprimer puis calculer le paramètre de la maille, a.

Nommer les trois différentes interactions de Van der Waals. De quel(s) paramètre(s) moléculaire(s) dépend(ent) chacune d'entre elles ?

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

Déterminer le nombre de motifs par maille, ainsi que la coordinence du titane et de l'azote.

Ecrire la relation de tangence entre le métal et l'azote.

Calculer le volume disponible par atome de fer dans chacune de ces deux phases. Conclure sur la possibilité qu'une craquelure apparaisse lors de la transition du fer α au fer γ.

Vérifier, en déterminant la masse volumique de l'aragonite, qu'elle est moins stable que la calcite à basse pression.

En déduire l’expression puis la valeur de la masse volumique ρ_Li du lithium solide. Commenter.

Calculer la masse volumique du dioxyde d'étain.

Donner la population de la maille. On indique que la hauteur c de la maille a pour expression c = 2√(2/3)a. En déduire la valeur de la masse volumique du titane.

Représenter la maille conventionnelle d'uranite UO₂(s) et vérifier la stœchiométrie du cristal.

Calculer le paramètre de maille caractérisant cette structure.

Représenter la maille de FeTi et déterminer le paramètre de maille a, à partir des données.

Déterminer le rayon atomique r_Fe_γ du fer à pression ambiante pour la variété allotropique fer γ sachant que sa densité vaut d_Fe_γ = 7,87.

Identifier la forme cristallographique de cet échantillon parmi les trois formes proposées. On rappelle la valeur du nombre d'Avogadro : N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹.

Exprimer, en fonction de r et de R, la compacité du cristal de NaCl.

Exprimer la masse volumique ρ_NaCl du chlorure de sodium en fonction de r et de R ainsi que des masses molaires M(Na) et M(Cl). Indiquer ensuite la valeur numérique correcte parmi les valeurs…

Proposer un schéma de Lewis pour l'ion nitrate NO₃⁻ (l'azote est l'atome central et il n'y a aucune liaison entre atomes d'oxygène).

On suppose que le cristal est stable si les anions ne sont pas tangents. En déduire que le rapport R_NH_4⁺/R_Cl⁻ doit être supérieur à une valeur qu'on déterminera pour que le cristal de chlorure…

Identifier l'orbitale la plus haute occupée (HO) et la plus basse vacante (BV) de l'édifice, et préciser le caractère liant, non liant ou antiliant de chacune de ces deux OM.

Déterminer les orbitales de BH₃ et de NH₃ qui interagissent pour former la nouvelle liaison. Justifier.

Donner la population de la maille. Est-ce cohérent avec la formule statistique du dioxyde de titane ?

En déduire les valeurs de l'angle θ pour lesquelles on observe une intensité maximale. Montrer que l'on peut déduire des mesures de θ la valeur du paramètre de maille a_c.

Proposer deux formules de Lewis équivalentes rendant compte des propriétés de la molécule d'ozone. Proposer une description de la géométrie de cette molécule.

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…

Le nickel cristallise dans la structure cubique à faces centrées. a) Évaluer son paramètre de maille a ainsi que son rayon atomique R(Ni), sachant que sa masse volumique vaut ρ = 8,9· 10³ kg⁻³. b)…

Exprimer, puis estimer la masse volumique du fer dans cette structure.

Identifier et donner une explication physico-chimique des paramètres qui influencent la température de fusion des acides gras.

Construire le diagramme d'orbitales moléculaires (OM) de valence du monochlorure d'iode ICl, en y incluant un classement énergétique relatif, le remplissage électronique, la forme des OM et pour…

Déterminer, pour chaque structure et pour chaque entité, le nombre d'entités en propre dans la maille concernée. Montrer qu'une seule des deux structures est possible pour Puₓ O_y. Donner alors la…

L'ion hydrogénocarbonate a pour formule chimique HCO₃⁻. Établir la représentation de Lewis de l'ion hydrogénocarbonate.

Dessiner la maille conventionnelle du cristal de germanium. En déduire la coordinence d'un atome de germanium.

Représenter une vue légendée, en perspective, de la maille élémentaire de paramètre a et une projection plane sur laquelle les cotes des ions seront indiquées et exprimées sous forme de fractions du…

À l'aide des rayons ioniques, déterminer la valeur du paramètre de maille a.

Déterminer la valeur de la compacité.

L'étude expérimentale permet de constater que la molécule d'eau est plane, coudée, (représentation figure 4) faisant un angle de 104,45° avec une distance entre oxygène et hydrogène qui vaut 95,84…

Connaissant la masse volumique et la masse molaire du fer, montrer que le paramètre de maille a vaut 3,7 · 10⁻¹⁰ m.

Compléter, sur les Figures D et E du cahier-réponses, la maille élémentaire de NTi en perspective puis en projection cotée sur un plan de face.

Identifier sur un schéma soigné les sites octaédriques de cette structure et calculer leur habitabilité maximale.

Représenter en perspective la maille du réseau métallique. Vous indiquerez et décrirez précisément la localisation et le nombre de sites octaédriques.

Donner un ordre de grandeur de la masse volumique du nitrure de titane.

Indiquer la relation entre la taille du site octaédrique et r_Ti le rayon de l'atome métallique dans une maille cubique à face centrée de titane pur de paramètre de maille a.

Outre l'aspect réducteur qui évite l'oxydation des métaux chauffés autour de la soudure, l'apport de carbone est particulièrement intéressant pour la solidité de la soudure. Expliquer pourquoi.

En utilisant les données d'électronégativité justifier le caractère basique du n-butyllithium (n-BuLi).

Préciser la nature des interactions à l'origine de la cohésion de l'aragonite.

Calculer la proportion en masse du chlore dans le PVC.

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.

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…

Indiquer, justification à l’appui, si la liaison O-O est polarisée.

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

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 la valeur basse de la température d'ébullition du difluor (-188 °C à P = 1,013 bar).

Donner un ordre de grandeur du paramètre de maille d'un métal. Pour une liaison métallique pure, on donne k [15, 40] N⁻¹. En déduire une estimation numérique de E. Comparer à la valeur tabulée de…

Quelle est la nature des interactions décrites ici ? Quel est le signe de α ?

Dénombrer le nombre d'atomes qui appartiennent en propre à une maille cubique.

Justifier que le rayon atomique du cuivre r_Cu et le paramètre de maille a sont liés par la relation : 4r_Cu = √(2)a.

Indiquer sur le schéma la direction et le sens du vecteur moment dipolaire de la liaison CN sachant que les numéros atomiques du carbone et de l'azote sont respectivement de 12 et 13.

Justifier que la molécule HCN est polaire, sachant qu'elle est de géométrie linéaire, et que le carbone est plus électronégatif que l'hydrogène.

On précise que la molécule d'eau a une géométrie coudée. Justifier que le cyanure d'hydrogène HCN est miscible en toute proportion dans l'eau (deux arguments sont attendus).

La figure 11 donne les courbes d'absorbance de TiO₂ et de ZnO en fonction de la longueur d'onde pour des tailles de particules de l'ordre de 100 nm. Expliquer les formulations combinées en TiO₂ et…

Expliquer qualitativement cette différence.

Représenter, justifications à l'appui, le vecteur moment dipolaire de la molécule d'eau sur un schéma de celle-ci. Préciser le qualificatif donné en conséquence à cette molécule.

Rappeler l'ordre de grandeur usuel de a ; en déduire celui de E.

Exprimer, en fonction de a, L et s le nombre N de cubes élémentaires de côté a à l'intérieur de la tige.

À quelles interactions correspondent les deux termes du potentiel de Lennard-Jones ?

L'atmosphère martienne est principalement constituée de dioxyde de carbone CO₂. Calculer la masse molaire de ce gaz en kg⁻¹.

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…

Déterminer le nombre d'ions O²⁻ par maille.

Déterminer le nombre de sites tétraédriques et le nombre de sites octaédriques par maille. Sachant que les ions Fe²⁺ occupent 1/8 des sites tétraédriques et les ions Crt⁺ occupent la moitié des…

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

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.

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 ?

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.

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.

Quelle est la principale utilisation courante de ce solide ionique ?

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.

Commenter ces deux valeurs numériques.

En déduire la configuration électronique limitée aux orbitales frontalières.

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

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

Quel avantage offre le platine par rapport aux autres métaux ?

Établir le schéma de Lewis le plus représentatif pour le monochlorure d'iode ICl. Commenter quant à l'adéquation, ou l'absence d'adéquation, entre ces deux modèles.

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…

Évaluer la masse volumique du germanium en kg⁻³.

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

Calculer à partir des valeurs le rapport des rayons. On pourra calculer une valeur approchée. Commenter. On prendra √(3)/2 1,22

Exprimer ρ, la densité volumique des moments magnétiques, en termes de a.

Proposer une explication qualitative de ce phénomène.

Justifier que les rayonnements présentés sur le graphique de la figure 2 correspondent à des rayonnements ultra-violet. Pourquoi les rayonnements ultra-violets sont-ils qualifiés de rayonnements…

Expliquer l’importance de la couche d’ozone dans la protection de la vie terrestre.

La molécule d’ozone a la structure spatiale présentée sur la figure 3. Justifier l’existence d’un moment dipolaire et le représenter sur un schéma de la molécule.

L'acier possède une densité d = 7,8. Justifier l'emploi d'alliages d'aluminium plutôt que de l'acier en aéronautique.

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

Le fer peut passer de la forme fer α à la forme fer γ. Quel nom donne-t-on à ce type de transformation ?

À l'aide de la figure 4, déterminer le nombre d'atomes de fer dans une maille, noté N.

Sachant que les sphères figurant les atomes sont en contact suivant la diagonale d'une face de la maille, vérifier que le rayon d'un atome de fer γ est d'environ 1,3 · 10⁻¹⁰ m.

Laquelle ou lesquelles de ces interactions faut-il considérer pour appréhender le phénomène de physisorption du dihydrogène sur le nickel ?

Qu'est-ce qu'un solvant protique ? Donner un exemple.

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

À l'aide des données fournies en annexe expliquer le rôle de l'oxyde de potassium.

Ces changements brusques de températures peuvent également entraîner des pertes de cristallinité dans la zone proche de la soudure. Proposer une explication.

Donner un ordre de grandeur du paramètre de maille dans un métal. En supposant que chaque atome du réseau cristallin donne un électron de conduction, en déduire une estimation numérique de la…

On constate que la conductivité thermique du diamant est particulièrement élevée, et de l'ordre de 2,2 × 10³ W⁻¹⁻¹. Pourquoi la loi de Wiedemann-Franz ne s'applique-t-elle pas au diamant ?

Expliquer les avantages et inconvénients des thermocouples contenant du platine (type B et S) sur la base du comportement de la grandeur thermométrique mesurée en fonction de la température, et de…

La molécule de chlorure de thionyle dont le schéma de Lewis est donné en figure 10 est-elle polaire ? Commenter vis-à-vis de la solubilité des ions Li⁺.

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…

On suppose que l'atome de rubidium peut être décrit par le modèle précédent. Sachant qu'il possède une raie d'absorption à une longueur d'onde λ₀ = 780 nm, déterminez dans ce modèle le volume de…

Identifier la position de ces sites interstitiels. En déduire la formule stœchiométrique de l'hydrure contenant le maximum théorique d'atomes d'hydrogène.

En réalité, l'absorption maximale d'hydrogène correspond à l'hydrure FeTiH_1,9. Exprimer puis calculer la capacité volumique d'absorption définie comme la masse d'hydrogène qui peut être insérée…

Déterminer le volume d'alliage nécessaire pour stocker les 108 kg de dihydrogène permettant d'assurer l'autonomie du Coradia iLint. Comparer ce volume aux deux autres possibilités de stockage et…

En vous appuyant sur les résultats présentés à la figure 6, ainsi que sur les profils de masse volumique et de vitesses prévus par le modèle PREM en figure 3, montrer que le noyau ne peut pas être…

Il est communément admis que le noyau est constitué d'environ 80

Préciser si les ions Na⁺ sont tangents entre eux et si oui, préciser suivant quel alignement. Préciser si les ions Na⁺ et Cl⁻ sont tangents entre eux et si oui, préciser suivant quel alignement.

En expliquant la démarche suivie, déterminer quelle espèce, parmi l'eau ou le dioxyde de carbone, possède la température d'ébullition la plus élevée sous une pression de 1 bar.

Repérer, puis dénombrer les sites octaédriques dans cette structure. Évaluer numériquement le rayon maximal Rₒ d'un atome étranger pouvant occuper un tel site.

Le bronze est-il un alliage d'insertion ou de substitution ? Justifier.

Déterminer les coordinences des atomes d'aluminium et de fluor. Préciser la nature des sites occupés.

La masse volumique expérimentale du trifluorure d'aluminium est ρ = 2,84 g⁻³. En justifiant chaque hypothèse de calcul, et à l'aide des données tabulées, justifier la nature ionique des liaisons…

À l'aide de la charge partielle du bore dans BF₃ donnée en annexe, calculer le pourcentage d'ionicité de la liaison bore-fluor dans cette structure. En déduire la nature de la liaison bore-fluor, et…

Déterminer si les données expérimentales sur BF₃ en annexe sont compatibles avec un réseau cristallin ionique tri-dimensionnel analogue à celui de β-AlF₃. Donner, en justifiant, la géométrie avec…

Justifier l'appellation de « gaz ionique » pour BF₃.

Déterminer les orbitales du bore susceptibles d'interagir avec les orbitales du fragment « H₃ ». Justifier par considération de symétrie.

En déduire les représentations des orbitales moléculaires (OM) 1a₁', 1e' et 1a₂'' du diagramme orbitalaire de BH₃, donné à la figure (2).

Préciser en justifiant la(les) différence(s) attendue(s) entre les diagrammes de BH₃ et de NH₃.

Représenter le produit 1 et justifier qu'il s'agit bien d'une base de Lewis.

Représenter le produit 2. Expliquer l'intérêt d'utiliser des substituants fluorés ici.

Comparer les niveaux énergétiques de la HO et de la BV d'une paire de Lewis dans le cas où elle formerait une paire frustrée avec le cas où elle forme un adduit de Lewis, et justifier la réactivité…

Vérifier en justifiant si le spectre RMN ¹¹B du mélange avant réaction est compatible avec la présence d'une paire de Lewis frustrée.

Parmi les trois modes de vibration définis dans la première partie, lesquels entraînent une variation du moment dipolaire de la molécule de CO₂ ? Qu'en est-il pour les vibrations des molécules N₂ et…

Déduire de ces mesures le rayon atomique R_Ni et la compacité du nickel.

Retrouver la valeur du paramètre de maille a et le comparer à la valeur obtenue par mesure optique.

Déduire des mesures optiques le paramètre de maille a_c sachant qu'on observe un premier maximum de lumière pour θ₁ = 14,0°. L'ordre de grandeur obtenu pour la valeur a_c vous semble-t-il correct ?…

Le paramètre de la maille vaut a = 420 pm, le rayon ionique de l'ion O²⁻ vaut r(O²⁻) = 140 pm. Dans l'hypothèse où les cations sont tangents aux anions, calculer le rayon du plus gros cation que…

En réalité, les rayons ioniques sont les suivants : r(Fe²⁺) = 76 pm, r(Crt⁺) = 61,5 pm. Comparer ces valeurs aux valeurs calculées à la question précédente. Commenter.

Montrer que l'évolution observée pour la solubilité du nonivamide ne peut pas être justifiée par une simple approche qualitative des interactions intermoléculaires entre le solvant et le soluté.

En introduisant les ordres de grandeur nécessaires, donner une estimation du nombre d'atomes de semi-conducteur par unité de volume, noté Nₐₜ, en cm⁻³. Donner l'ordre de grandeur du rapport Nₐₜ /…

Déterminer la densité électronique nₑ à partir des données figurant en annexe, à la température de 25 °C. En déduire la proportion d'atomes de silicium qui libèrent un électron de conduction.

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.

Donner le schéma de Lewis de cette molécule si elle était cyclique. Serait-elle alors polaire ?

À partir de l'étude de la maille de la figure 6, donner la formule chimique de l'oxyde de sodium.

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 l'aide du document 4 identifier les orbitales de fragment (Ψ₁, Ψ₂, Ψ₃, Ψ₄, Ψ₅, Ψ₆) dont le recouvrement est non nul avec les orbitales 3d du métal. Pour ce faire, recopier et compléter le tableau…

Recopier la partie du diagramme d'orbitales frontalières (document 4) en se limitant aux orbitales 3d, aux orbitales de fragment (Ψ₁, Ψ₂, Ψ₃, Ψ₄, Ψ₅, Ψ₆) et aux orbitales de complexe t_2g et e_g*…

Quel rôle joue le nombre d'électrons dans les orbitales t_2g dans la stabilité du complexe [Fe(Phen)₃]²⁺ ? En quoi la stabilité thermodynamique du complexe est à l'origine de son inertie cinétique ?

Sachant que les cations occupent soit 100

Calculer le rayon ionique de l'ion Ba²⁺.

L'iode a pour numéro atomique Z = 53. Proposer une structure de Lewis et donner la géométrie de l'ion IO₃⁻.

Calculer l'incertitude relative sur m_mix en fonction de u_r(R_38/36) et u_r(R_40/36) et faire l'application numérique pour u_r(R_38/36) = 0,61% et u_r(R_40/36) = 0,16%. On séparera les…

Représenter qualitativement la structure de la substance huile initialement étalée sur la toile à trois temps : au moment de l'application, aux temps courts et aux temps longs.

La figure 9 représente les essais de traction d'échantillons de films d'huile de lin, vieillis pendant la durée indiquée. Identifier le type de solide dont il est question aux temps longs et…

Exprimer le nombre de noyaux d'atomes de carbone N_c contenu dans la naine blanche en fonction de Nₑ puis en fonction de m_p et M_. En déduire une expression de a en fonction de m_p, M_ et R_…

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…

On donne respectivement le rayon ionique de l'ion oxyde O²⁻ et la masse volumique de l'oxyde de plutonium : R(O²⁻) = 140 pm et ρ_Pu_x O_y = 11,5 × 10³ kg⁻³. En admettant la tangence anion-cation…

Calculer la compacité de cette structure. Commenter la valeur obtenue.

a) Donner la structure de Lewis des trois formes mésomères de la molécule N₂O (l'atome central est un atome d'azote). Indiquer celle qui met en défaut la règle de l'octet. b) Justifier par un…

Déterminer la compacité de cette structure.

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…

Donner un schéma de Lewis des molécules SO₂ et SO₃.

Etablir la condition de tangence entre les anions et les cations. En déduire la distance cation-anion en fonction du paramètre de maille. Etablir l'inégalité concernant le rapport des rayons…

En estimant la masse molaire des réactifs, du produit de la réaction, dont les formules topologiques ont été données en question (2), ainsi que la masse molaire des deux complexes représentés sur la…

Identifier le type de transition observée lors de l'étude spectroscopique et indiquer le domaine du spectre électromagnétique correspondant.

Proposer, sur la base d'une argumentation, un ordre de grandeur des paramètres a et U^.

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

Quelle est la longueur du côté de la maille ? Commenter ce résultat. Comparer cette longueur avec les rayons ioniques des ions uranium et oxygène qui valent respectivement 97 pm et 140 pm.

Quel mode d'empilement serait le mieux adapté au remplissage d'un régénérateur ?

Proposer une représentation de Lewis de la molécule d’ozone sachant qu’elle n’est pas cyclique.

Proposer un schéma de Lewis pour la molécule de dioxyde d'azote NO₂.

Évaluer l'énergie de liaison ON, aussi appelée enthalpie standard de dissociation, dans NO₂. Commenter la valeur trouvée.

Il existe plusieurs variétés allotropiques de glace. Dans les cristaux de glace « de type diamant », il y a un arrangement régulier des molécules d'eau qui est représenté sur la figure 5. Les atomes…

Estimer l'énergie de la liaison hydrogène sachant que l'enthalpie standard de sublimation de la glace vaut Δ H_s⁰ = L' = 47,8 kJ⁻¹. Comparer à l'énergie de la liaison O–H qui vaut 460 kJ⁻¹.

Reproduire la structure cubique à faces centrées sur votre copie. À l'aide de croix rouges, indiquer la position des sites octaédriques.

Quel doit-être le rayon maximal d'un atome s'insérant dans un site octaédrique pour créer un alliage ?

Comparer cette valeur au rayon d'un atome de carbone. Quel peut être l'effet de l'insertion d'un atome de carbone dans la maille ?

Sur les patinoires, les cages de hockey sont en contact avec la glace. Quels sont les avantages d'utiliser des cages en acier et non en fer pur ? Pourquoi vaut-il mieux peindre les cages ? Une…

Exprimer le rayon de l'atome de titane en fonction du paramètre de maille. Faire l'application numérique.

Exprimer le rayon Rₒ d'un site octaédrique en fonction du paramètre de maille. Vérifier l'habitabilité pour l'atome d'azote.

En déduire une explication pour l'évolution des énergies de physisorption du tableau ci-dessous.

Est-ce alors possible de former un alliage d'insertion avec le lithium ? Justifier numériquement et conclure.

La synthèse de l'acide nitrique HNO₃ à partir de l'ammoniac passe notamment par les intermédiaires NO et NO₂. Proposer une représentation de Lewis de NH₃, NO et NO₂ sachant qu'aucune d'entre elles…

NO et NO₂ possèdent une propriété chimique particulière. Laquelle ? Justifier la possibilité de dimérisation de NO et NO₂.

En considérant que les atomes de titane ne doivent pas être tangents, donner l'inégalité vérifiée par le rayon r_Ti des atomes métalliques.

Le rayon de l'atome d'azote est de 65 pm. Que pouvez-vous en conclure ?

Montrer que l'hydrogène est plus soluble dans le fer α que le fer γ. On considérera des alliages d'insertion avec une tolérance de 10

Montrer que la présence d'un excès d'atomes d'hydrogène dans la zone sous-jacente à la soudure entraîne une surpression à l'intérieur du métal. On considérera deux zones contenant du fer dans sa…

Comparer, qualitativement, la force des acides de Lewis BF₃ et AlF₃.

En considérant les 2 sous-fragments « H₂ » et « H », représenter l'allure des orbitales du fragment « H₃ ». Pour la suite, on considérera que les deux plus hautes orbitales de « H₃ » sont dégénérées.

Proposer l'allure des orbitales 1a₁, 2a₁, 1eₓ et 1e_y, en s'inspirant des OM représentées sur la figure (3).

Justifier la stabilisation de l'OM 1a₁ lors du changement de géométrie de BH₃.

Sous certaines hypothèses à préciser, estimer la masse volumique ρₙₐₙₒ de la couche de nanotube de dioxyde de titane figure 7.

Proposer un mécanisme réactionnel entre ces deux espèces à l'aide des considérations orbitalaires précédentes, sachant que le produit est une espèce électriquement neutre. La réponse devra être…