Daniel Abécassis. Année universitaire 2010/2011

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1 Daiel Abécassis. Aée uiversitaire 00/0 Pépra-L-TD Chimie physique Chapitre TD I: L atome Exercice. Exprimer les cofiguratios électroiques des élémets suivats das leurs états fodametaux F (Z=9) Co (Z=7) Sc (Z=) Cd (Z=48) Vous justifierez ces cofiguratios e citat les règles utilisées. Exercice. Etablir et représeter selo la covetio de Lewis les structures des molécules suivats ( l atome souligé est l atome cetral ) S O Cl S O S F4 P Vous justifierez la stabilité moléculaire. O rappelle que Z = 6 Z = 7 Z = 5 S Cl P Exercice. Détermier la structure électroique des ios suivats + Ni ( Ni = Z Fe ( = 56) Cr ( = 4) Z Fe Z Cr Exercice 4. E cosidérat la correctio quatique suivate m e Vr = Où m e est la masse de l électro et h la costate de Plack, motrer commet Niels Bohr a modifié la théorie classique de Newto pour expliquer le spectre discotiu de l atome d hydrogèe caractérisé par la relatio Exercice 5.,6 E( ) = ( ev ) Doer e les défiissat le ombre d orbitales que l o trouve das la couche M Exercice 6. O doe Al (Z=) et Ag (Z=47) Quel est l io le plus stable que l o peut obteir? h π

2 Exercice 7. Das ue coloe de la classificatio périodique, le potetiel d ioisatio dimiue de haut e bas. Expliquez pourquoi. Exercice 8 / Soit f la foctio défiie par f ( x, y, z) = x xy + z x Caluler les dérivées partielles d ordre, ie d ordre, à savoir z. Calculer le Laplacie de f f,,. Détermier égalemet les dérivées partielles de f z f f z f z Exercice 9 O rappelle que le gradiet d u saclaire est u vecteur. E coordoées cartésiees, ce vecteur a pur expressio : F F gradf = i + j ou ecore F grad F F x Lorque les trajectoires sot circulaires, il est préférable d utiliser les coordoées polaires ( r, θ ) Avec r = OM = OM = x + y θ = ( i ; OM ) Détermier le vecteur grad F e coordoées polaires. O rappelle que pour détermier ue éergie potetielle ( de pesateur, élastique, ou autre ) o dit que la force dérive d u potetiel. O a alors e toute gééralité F = gradv Exercice 0. Détermier la valeur de la costate de Rydberg R et doer so uité. Calculer les logueurs d odes correspodates aux deux premères raies du spectre de Lyma ( trasitios d u état p vers u état ). Exercice. Le ucléide 4 Na est radioactif β A. Ecrire l équatio de cette désitégratio ( o obtiet Z Mg ). Le oyau fils peut apparaître sous différets états excités correspodat au diagramme ci-dessous :

3 a. Quelles sot les logueurs d ode des photos pouvat être émis lors de la désexcitatio des photos fils? b. Commet appelle-t-o ces photos?. L éergie ciétique des électros émis est-elle quatifiée? Exercice. Le diagramme éergétique simplifié de l atome de sodium est doé ci-dessous : Lorsqu u atome de sodium préalablemet excité par ue décharge électrique se désexcite, o observe les raies suivates : λ = 0,m(4 p s) λ = 589,m( p s) λ = 08m(4 p 4s). Situer ces raies par rapport au spectre visible.. Situer les éergies de ces iveau par rapport au iveau fodametal.. Calculer la logueur d ode de la raie correspodat à la trasitio 4s p

4 Exercice. E0. Das l expressio E = doat les iveaux d éergie de l atome d hydrogèe, préciser les valeurs que predre le paramètre.. Doer et justifier la valeur de correspodat à l état fodametal. E déduire la valeur de l éergie de cet état.. Calculer les valeurs des quatre premiers iveaux d éergie. Costruire le diagramme éergétique de l atome d hydrogèe e plaçat ces iveaux d éergie sur u axe vertical. 4. La rai d absorptio «Lyma alpha» fait partie d ue série de raies appelée série de Lyma. Cette série correspod à des absorptios à partir du iveau fodametal vers u iveau excité d éergie E. Les logueurs d ode sot telles que : = λ R ( ) où R est dite la costate de Rydberg. a. Etablir l expressio de R e foctio de h, c et E 0 b. Quelles sot les dimesios de R c. Calculer R d. Calculer la plus petite et la plus grade des logueurs d ode de la série de Lyma. Exercice 4. L éergie de liaiso covalete d ue molécule de dichlore est de,6ev. La molécule peut être décomposée e deux atomes sous l actio d u photo, selo l équatio : Cl Cl + Cl. Calculer la valeur maximale de la logueur d ode d u photo capable de rompre cette liaiso.. Quelle source de rayoemet utilise-t-o parfois pour obteir le même résultat? Exercice 5. Le documet ci-après doe le diagramme éergétique de l atome d hydrogèe. Par covetio, o attribue des valeurs égatives à l éergie des différets iveaux. L état le plus éergétique correspod à l état iosé.. Quelle est l éergie de l état fodametal?. Quelle est l éergie qu il faut fourir à l atome pour l ioiser?. U atome d hydrogèe peut émettre différetes séries de raies. La série qui se situe das le visible, la série de Balmer, correspod à des trasitios vers le iveau =. Calculer les logueurs d ode des quatre premières raies de la série de Balmer.

5 4. U gaz d hydrogèe atomique est porté à la température de 500K. Les atomes sot das leur état fodametal. Parmi les photos dot o doe l éergie, quels sot ceux qui sot susceptibles d être absorbés par les atomes? Photo 4 Eergie (ev) 8,50 0,,45, 5.O evoie de photos qui ot ue éergie de 4,60eV. Que va-t-il se produire? Exercice 6. Les éergies des premiers iveaux de l atome d hydrogèe valet respectivemet : 4 h = 6,6.0 J. s O doe 9 ev =,6.0 J Niveau N 4 5 E(eV) -,6 -,4 -,5-0,85-0,54 Quelles sot les affirmatios exactes?. L atome d hydrogèe das so état fodametal peut être excité par u photo d éergie égale à,89ev. 5. L hydrogèe peut émettre ue radiatio de fréquece égale à,6.0 z. O peut ioiser u atome d hydrogèe e le bombardat avec des électros d éergie ciétique égale à 4eV 4. L atome d hydrogèe peut émettre u photo d éergie égale à 4eV 5. Le spectre d absorptio de l hydrogèe est costitué de raies oires sur u fod coloré.