TD DESCRIPTION DES ELECTRONS
Exercice 1
Lorsqu'on excite un atome d'hydrogène (par chauffage par exemple), on amène l'électron de l'hydrogène à un niveau dit excité, quelque part sur l'un des niveaux En , avec n≠1. Statistiquement, sur un grand nombre d'atomes d'H, presque tous les niveaux existants sont occupés. Par retour à des niveaux d'énergie plus faibles, on observe alors des émissions de photons. Certains de ces photons sont dans le domaine du visible, et donnent donc des raies observables à l'œil nu : On appelle cette série de raies la série de BALMER.
400 500 600 700
( nm )
1- Retrouver les valeurs précises des longueurs d’onde des raies de la série de Balmer sachant qu’elles sont relatives à une désexcitation d'un niveau En avec n>2 vers E2 .
2- Quelle est la longueur d'onde limite de la dernière raie (que l'on appelle raie d'accumulation )? Justifier le terme accumulation.
3- Dans quel domaine du spectre lumineux se trouvent les raies relatives à une désexcitation d'un niveau En avec n>1 vers E1 (série de LYMAN ) ? du niveau En avec n>3 vers n=3 ( série de PASHEN ) ?
4- Donner les longueurs d'onde des raies d'accumulation des séries de Lyman et Pashen . Exercice 2
Les feux d'artifice mettent en jeu les spectres d'émission d'espèces contenant des métaux. Ces espèces sont excitées par l'énergie libérée par les réactions de combustion. La couleur obtenue est caractéristique de l'élément chimique présent. Nous considèrerons dans la suite que le spectre de ces espèces est proche du spectre du métal à l'état atomique.
1- Les sels de strontium donnent une couleur rouge aux feux d'artifice. Quelle est l'énergie ( en eV ) de la transition correspondante ?
2- Parmi ces trois énergies de transition, laquelle peut donner une couleur verte aux feux d'artifice en présence de Baryum? : 1,91 eV ; 2,38 eV ; 2,82 eV
Exercice 3
Le gaz CO est un gaz mortel. La raison de sa toxicité est liée à une interaction entre l'orbitale dz² du fer de l'hémoglobine et l'orbitale pz du carbone d'une part, et d'autre part, à une interaction entre l'orbitale dxz du fer et l'orbitale px du carbone.
Représenter ces couples d'orbitales sur les schémas suivants :
z z O
C x
Fe2+ x
Exercice 4 :
a- Donner la configuration électronique de : 6C 8O 15P 44Ru 47Ag . Préciser les électrons de valence.
b- Proposer une autre configuration électronique pour l'argent. Donner la configuration électronique de Ag+. c- Proposer la configuration électronique de 13Al3+24Cr3+25Mn2+26Fe 2+ 26Fe3+ et 80Hg2+
Exercice 5
Données : pKA (ROH / RO- ) ≈ 18 pKA (RSH / RS- ) ≈ 10 1- Justifier les données relatives aux pKA .
On souhaite obtenir des molécules cycliques :
O S
On dispose de 4 chloro butan-1-ol, de 4 iodo butan-1-ol, de 4- chloro butan-1-thiol et de 4- bromo butan-1-thiol.
2- Préciser les conditions expérimentales que vous proposeriez pour obtenir ces molécules cycliques, en justifiant vos choix, précisant les éventuels produits secondaires, et la synthèse qui obtiendrait a priori le meilleur rendement, en justifiant.
Données : Z(O) = 8 Z(S) = 16 ; Exercice 6
Justifier les évolutions des rayons atomiques et des électronégativités dans les lignes, et dans les colonnes.
Pourquoi un alcool est-il moins nucléophile qu'une amine ? Pourquoi un alcoolate est-il plus nucléophile qu'un alcool ?
Pourquoi un dérivé organique bromé est-il plus réactif qu'un dérivé organique fluoré ? Classer iodure / bromure / chlorure / fluorure en terme de nucléophilie.
Classer les liaisons C-F / C-Cl / C-Br / C-I en terme de polarité, et en terme de réactivité.
Classer par ordre de polarité les liaisons suivantes : Li-H, B-H, Al-H. Les ions hydrure H- sont fournis par l'hydrure de lithium LiH, ou l'hydrure de bore BH4- et l'hydrure d'aluminium AlH4- . Prévoir l'ordre de réactivité de ces hydrures.
Données :
Table : Electronégativités selon Pauling.
