Donner le nom des physiciens à l’origine de la découverte (1) de l’électron et (2) du noyau

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ANNEE UNIVERSITAIRE 2013/2014 CYCLE PREPARATOIRE – DEVOIR SURVEILLE N°1

PARCOURS : CPI UE : CPI101 Epreuve : Chimie générale

Date : 04 novembre 2013 Durée : 1h30 Documents non autorisés

Epreuve de M. C. Crespos, F. Castet et L. Truflandier

Exercice 1. Premiers modèles atomiques

a-‐ Donner le nom des physiciens à l’origine de la découverte (1) de l’électron et (2) du noyau.

b-‐ Décrire brièvement les expériences ayant démontré l’existence de ces deux particules.

c-‐ A quel modèle atomistique ces expériences ont-‐elles conduit ? d-‐ Pour quelle(s) raison(s) ce modèle est-‐il incorrect ?

Exercice 2. Spectroscopie des systèmes hydrogénoïdes

a-‐ Exprimer en fonction de la constante de Rydberg (RH) l'énergie d’ionisation de l'hydrogène et celle de la transition de n=2 à n=+inf. En déduire l’expression de l’énergie de la première raie de Lyman en fonction de RH.

b-‐ Dans le cas de l'ion Li²⁺, calculer :

1) L'énergie nécessaire pour passer de l'état fondamental au 3° état excité (n=4).

2) L'énergie nécessaire pour ioniser l'atome à partir du 3° état excité

3) La fréquence de la radiation émise quand l'atome passe du 3° au 2° état excité.

Exercice 3. Configuration électronique

a-‐ Classer par ordre croissant de leur énergie les électrons d'un même atome définis par les valeurs suivantes de leurs nombres quantiques. Identifier pour chaque cas la sous-‐couche électronique à laquelle ils appartiennent.

1) n = 3 ; l = 1 ; m = 0 ; s = +1/2 2) n = 4 ; l = 0 ; m = 0 ; s = -‐1/2 3) n = 3 ; l = 1 ; m = 0 ; s = -‐1/2 4) n = 3 ; l = 0 ; m = 0 ; s = +1/2 5) n = 3 ; l = 1 ; m = -‐1 ; s = +1/2

b-‐ Donnez les configurations électroniques complètes des atomes suivants (les numéros atomiques sont donnés entre parenthèses) : C, N, P, Sc (21), Cr (24).

c-‐ De même pour les ions suivants : V³⁺ (23), Cr³⁺ (24), Co³⁺ (27).

Exercice 4. Classification périodique

a-‐ Classer par ordre de rayon croissant les atomes et ions suivants : Cl, Cs, Cs⁺, Cs^–, F, et P.

b-‐ Proposer cinq atomes (ou ions) pouvant appartenir à des périodes différentes mais possédant le même nombre d’électrons de valence.

c-‐ Comment évolue l’énergie de première ionisation des métaux alcalins lorsque Z augmente ? La réponse devra être justifiée.

d-‐ Classer par ordre d'électronégativité croissante les éléments H, F, Al et O. Justifier ce classement.