PREMIERE ANNEE DEUG SM-SV-ST-STPI - SESSION DE SEPTEMBRE 2003
"Initiation à la chimie théorique - Atomistique" - SUJET
1s |
0,3 |
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2s 2p |
0,85 |
0,35 |
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3s 3p |
1 |
0,85 |
0,35 |
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3d |
1 |
1 |
1 |
0,35 |
|
4s 4p |
1 |
1 |
0,85 |
0,85 |
0,35 |
1s |
2s 2p |
3s 3p |
3d |
4s 4p |
On rappelle la formule permettant d'évaluer la longueur d'une liaison A-B (en A°)
dAB (simple)= 1,11 (RA+RB) - 0,203
Avec RA et RB les rayons de covalence exprimés en A°. Ces rayons de covalence sont eux-mêmes estimés par la formule
R (A°) = 0,215 n2/Z* + 0,148 n + 0,225
Pour les liaisons multiples on prend liaison dABdouble = 0,86 dABsimple et dABtriple = 0,78 dABsimple.
On admet que ces formules approchées ont une précision de l'ordre de l'ordre de 3% soit à plus ou moins 0,05 A° près.
Soient deux atomes X et Y appartenant aux trois premières lignes de la classification périodique des éléments. On donne pour ces deux atomes leurs énergies d'ionisation successives en eV.
Energies d'ionisation en eV |
Atome X |
Atome Y |
E.I.1 |
14,5 |
13,6 |
E.I.2 |
29,6 |
35,1 |
E.I.3 |
47,4 |
54,9 |
E.I.4 |
77,5 |
77,4 |
E.I.5 |
97,9 |
113,9 |
E.I.6 |
551,9 |
138,1 |
E.I.7 |
666,8 |
739,1 |
E.I.8 |
Non définie |
871,1 |
E.I.9 |
Non définie |
Non définie |
1) A partir de l'évolution des valeurs de leurs énergies d'ionisation successives : Montrer qu'il est possible de déduire leur position dans la classification périodique (colonne et ligne) et donc d'identifier sans aucun calcul ces deux atomes. On justifiera clairement la réponse.
2) Par le calcul d'une énergie d'ionisation qu'on choisira vérifier par comparaison avec les valeurs expérimentales que la valeur trouvée est en accord avec votre identification précédente.
3) Ces deux atomes donnent des molécules X2 et Y2. L'expérience montre que :
Montrer que ces faits expérimentaux sont bien en accord avec votre identification des atomes X et Y.
Pour cela on établira le diagramme qualitatif des orbitales moléculaires de X2 et Y2. On en déduira la forme de magnétisme correspondante. On déterminera ensuite l'indice de liaison pour chaque molécule. On calculera enfin la longueur de la liaison (à 0,05 A° près) avec les formules rappelées en début d'énoncé et on vérifiera l'accord avec les valeurs expérimentales.
4) Il existe aussi des molécules de formule X3 et Y3.
Montrer que ces résultats expérimentaux sont en accord avec votre identification des atomes X et Y et qu'ils peuvent s'expliquer par l'intervention de formes mésomères qu'on précisera.