UFR de Chimie Année 2008-2009 Licences Sciences et Technologies SVTE Devoir surveillé de l'UE "liaison chimique et interactions moléculaires" du S2 15 mai 2009 Durée 1 h 30- calculatrices non autorisées - documents non autorisés Indiquez sur votre copie le numéro de votre groupe de TD.

« - 2/3 - Exercice 2.

Interactions entre le rayonnement électromagnétique et la matière : cas de l'atome d'hydrogène L’énergie de l’électron sur le niveau fondamental de l’atome d’hydrogène vaut -13,6 eV.

1) Représenter sur un schéma les trois premiers niveaux énergétiques et le dernier niveau éner- gétique de l'atome d'hydrogène en mentionnant les expressions des énergies en eV et les valeurs du nombre quantique n de chaque niveau.

Indiquer aussi les niveaux correspondant à l'état fondamental, à des états excités et à l'état ionisé de l'atome d'hydrogène.

2) Ecrire l'équation de la réaction associée à l'ionisation de l'atome d'hydrogène.

En déduire l'ex- pression littérale de l’énergie d’ionisation E i d’un atome d’hydrogène dans son état fondamental.

Calculer E i en eV, en J puis en kJ.mol -1.

3) Calculer la longueur d’onde λ i en m du rayonnement permettant l’ionisation d’un atome d’hydrogène pris dans son état fondamental.

Représenter sur le schéma précédent la transition énergétique associée à ce rayonnement.

4) Déduire de la réponse à la question précédente l'expression littérale de la constante de Ryd- berg R H en fonction de λ i.

5) Donner la caractéristique des raies de la série de Balmer du spectre d'émission de l'atome d'hydrogène.

Donner l'expression littérale en fonction de R H des nombres d’onde des raies de nombre d'onde minimal ( minν ) et maximal ( maxν ) de cette série.

Exercice 3.

Tableau périodique - Configuration électronique de l'atome 1) A quelle colonne numérotée de 1 à 18 du tableau périodique appartiennent les éléments du groupe des alcalins, des alcalino-terreux, des halogènes et des gaz rares ? 2) Comment s'appellent les lignes du tableau périodique ? 3) Un élément appartient à la deuxième colonne et à la deuxième ligne du tableau périodique.

a) Donner son numéro atomique, son nom et son symbole.

b) A quel bloc appartient-il ? c) Donner sa configuration électronique sous sa forme classique puis en utilisant le symbole de la ou des couche(s) remplie(s).

d) Représenter la configuration électronique de sa couche de valence sous forme de cases quantiques et donner le nombre d'électrons de valence.

e) Donner les valeurs des nombres quantiques n, l et m des électrons de valence de cet élé- ment.

Comment s'appelle le quatrième nombre quantique et quelles valeurs peut-il prendre ? 4) On considère les éléments suivants : Cl ; Na a) Expliquer le principe permettant de prédire l'ion le plus stable d'un élément.

b) Déterminer l'ion le plus stable des éléments considérés.

5) Un élément appartenant à la deuxième ligne du tableau périodique possède 1 électron céliba- taire.

a) Quelles sont les configurations électroniques possibles pour cet élément ? Les représenter sous forme de cases quantiques.

b) Sachant que cet élément appartient à la colonne 17, quelle est la configuration électronique de cet élément ? Donner le nom et le symbole de cet élément.

Exercice 4.

Evolution des propriétés atomiques dans le tableau périodique 1) Donner le sens d'évolution des propriétés atomiques suivantes : a) Le rayon atomique dans une colonne du tableau périodique.

b) L'énergie d'ionisation dans une ligne du tableau périodique.

c) L'électronégativité dans une ligne du tableau périodique.

2) Quel est l'élément le plus électronégatif ?. »