SPECTRE DES HYDROGENOIDES - MODELE DE BOHR
Configurations électroniques - Nombres Quantiques - Classification périodique
Approximations hydrogénoïdes de Slater - Propriétés atomiques
mp = 1,00727 u.m.a mn = 1,00866 u.m.a me = 9,1095 10-31 kg
N=6,022 1023 mol-1 C=3 108 ms-1
Exercice 1 :
Les masses atomiques du plomb (Z=82) et de l'hydrogène sont respectivement 207,2 et 1,008 g. Calculer le rapport des masses des électrons à celle de l'atome dans les deux cas. Conclusion ?
Exercice 2 :
Le cuivre naturel est composé de deux isotopes stables de masses atomiques respectives 62,929 et 64,927. Le numéro atomique du cuivre est Z=29.
Indiquer la composition des deux isotopes.
Sachant que la masse molaire du mélange isotopique naturel est de 63,540, calculer l'abondance des deux isotopes.
Exercice 3 :
Le chlore naturel est un mélange de deux isotopes 35Cl et 37Cl dont les proportions relatives sont respectivement en nombre d’atomes 75% et 25%.
a) Calculer la masse molaire atomique du Chlore naturel.
b) Combien de sortes de molécules de dichlore existe-t-il dans le dichlore naturel ?
c) Quelles sont leur masses molaire respectives et leur proportions relatives dans le dichlore naturel ?
Exercice 4 :
Le potassium (Z=19) existe sous forme de trois isotopes : 39K , 40K et 41K dont les masses atomiques respectives sont : 38,9637 ; 39,9640 ; 40,9618 u.m.a .
L'isotope 40K est le plus rare, son abondance naturelle est de 0,012 %.
Sachant que la masse molaire du potassium naturel est 39,102 u.m.a, calculer les abondances naturelles des isotopes 39 et 41 dans le potassium naturel.
Calculer l'énergie de liaison du noyau de l'isotope 39 en J / mol de noyaux puis en MeV / noyau puis en MeV / nucléon.
Exercice 5 :
Calculer l'énergie de cohésion d'une mole de noyaux d'uranium (Z=92) 235 sachant que la masse du noyau est de 235,044 u.m.a.
Cet atome peut subir une réaction de fission fournissant le lantane (Z=57) 146 et le brome(Z=35) 87. Ecrire la réaction de fission. Calculer l'énergie dégagée en Joule/Kg d'uranium 235. Le pouvoir calorifique du charbon est de 33400 KJ Kg-1, quelle masse de charbon doit-on brûler pour produire l'énergie équivalente à celle de la fission d'un Kg d'uranium 235 ?
235U = 235,044 u.m.a 146 La= 145,943 u.m.a 87Br = 86,912 u.m.a
SPECTRE DES HYDROGENOIDES - MODELE DE BOHR
e = 1,6 10-19 C h = 6,62 10-34 Js C = 3 108 ms-1 RH = 1,09677 107 m-1
me = 9,109534 10-31 kg e0 = 8,854187 10–12 Fm-1
Exercice 1 :
Calculer pour une radiation de longueur d'onde 200 nm, sa fréquence, son nombre d'onde ainsi que l'énergie transportée par un photon de cette radiation.
Exercice 2 :
Le spectre de l'hydrogène peut se décomposer en plusieurs séries.
On se limitera ici aux cinq premières nommées respectivement série de Lyman, Balmer, Paschent, Bracket et Pfund.
a) A quels phénomènes physiques correspondent ces raies ?
b) Quelle est l'expression générale donnant la longueur d'onde d'une raie ?
c) Les raies de chaque série sont encadrées par deux raies limites nommées llim pour la limite inférieure et l1 pour la limite supérieure. A quoi correspondent ces deux limites ?
d) Etablir une formule générale permettant le calcul de ces deux limites. Calculer l1 et llim pour les 4 premières séries.
Exercice 3 :
A partir de la constante de Rydberg pour l'hydrogène calculer l'énergie d’ ionisation et celle la transition de n =2 à n = ¥ en J et en eV. En déduire la longueur d'onde de la première raie de la série de Lyman.
Exercice 4 :
Dans l'atome d'hydrogène, l'énergie de l'électron dans son état fondamental est égale à -13,54 eV.
a) quelle est en eV, la plus petite quantité d'énergie qu'il doit absorber pour :
- passer au 1° état excité ?
- passer du premier état excité à l'état ionisé ?
b) Quelles sont les longueurs d'onde des raies du spectre d'émission correspondant au retour :
- de l'état ionisé au 1° état excité ?
- Du premier état excité à l'état fondamental ?
Exercice 5 :
Les énergies d'excitation successives de l'atome d'hydrogène ont pour valeur :
10,15 ; 12,03 ; 12,69 et 12,99 eV. L'énergie d'ionisation a pour valeur 13,54 eV. Exprimer en eV les énergies de l'électron sur les différents niveaux et montrer que ces résultats expérimentaux sont conformes à ceux obtenus à partir de l'expression théorique de l'énergie.
Exercice 6 :
Dans le cas de l'hydrogène, calculer :
a) L'énergie nécessaire pour passer de l'état fondamental au 3° état excité.
b) L'énergie nécessaire pour ioniser l'atome à partir du 3° état excité
c) La fréquence de la radiation émise quand l'atome passe du 3° au 2° état excité.
Exercice 7 :
a) Calculer l'énergie à fournir pour ioniser à partir de leur état fondamental les ions He+ ; Li2+ et Be3+.
b) Quelles sont les longueurs d'onde des raies limites de la série de Balmer pour He+ ?
Configurations électroniques - Nombres Quantiques -
Notion de Couche et de sous-couche - Classification périodique
Exercice 1 :
Etablir les configurations électroniques des atomes suivants. Vérifier le résultat obtenu sur une classification périodique. Justifier les éventuelles anomalies.
Ca (Z=20) - Fe(Z=26) - Br(Z=35) - Cs(Z=55) - Cr (Z=24) - Mo (Z=42) - Au (Z=79) -
Exercice 2 :
Les affirmations suivantes sont-elles exactes ou inexactes? Pourquoi ?
a) Si l=1, l’électron est dans une sous couche d.
b) Si n=4 l’électron est dans la couche O.
c) Pour un électron d, m peut être égal à 3.
d) Si l=2, la sous-couche correspondante peut recevoir au plus 6 électrons
e) Le nombre n d’un électron d’une sous-couche f peut être égal à 3.
f) Si deux " édifices atomiques " ont la même configuration électronique, il s’agit forcément du même élément.
g) Si deux " édifices atomiques " ont des configurations électroniques différentes il s’agit forcément de deux éléments différents.
Exercice 3 :
Classer par ordre croissant de leur énergie les électrons d'un même atome définis par les valeurs suivantes de leurs nombres quantiques. Identifier le sous-niveau auquel 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
Exercice 4 :
Indiquez en le justifiant le nombre d'éléments présents dans les 2ème, 3ème , 4ème , 5ème et 6ème périodes de la classification.
Exercice 5 :
Un élément de numéro atomique inférieur à 20 possède un électron célibataire. Quelles sont les diverses possibilités ?
On sait de plus que cet électron célibataire est unique.Quelles sont les diverses possibilités ?
Cet élément appartient à la période de l'argon. Quelles sont les diverses possibilités ?
Cet élément appartient au groupe du Francium (Z = 86). Quel est cet élément ?