CORRIGE. (a) Donner le nombre de neutrons dans les trois isotopes du soufre.

Documents pareils
THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

CHAPITRE VI : HYBRIDATION GEOMETRIE DES MOLECULES

BTS BAT 1 Notions élémentaires de chimie 1

Professeur Eva PEBAY-PEYROULA

1 ère partie : tous CAP sauf hôtellerie et alimentation CHIMIE ETRE CAPABLE DE. PROGRAMME - Atomes : structure, étude de quelques exemples.

Application à l astrophysique ACTIVITE

Chapitre 5 : Noyaux, masse et énergie

CHAPITRE 2 : Structure électronique des molécules

Transformations nucléaires

Enseignement secondaire

A retenir : A Z m n. m noyau MASSE ET ÉNERGIE RÉACTIONS NUCLÉAIRES I) EQUIVALENCE MASSE-ÉNERGIE

Chapitre n 6 MASSE ET ÉNERGIE DES NOYAUX

Chapitre 4 - Spectroscopie rotationnelle

Molécules et Liaison chimique

Lycée Galilée Gennevilliers. chap. 6. JALLU Laurent. I. Introduction... 2 La source d énergie nucléaire... 2

Atelier : L énergie nucléaire en Astrophysique

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

Exercices sur le thème II : Les savons

A. Énergie nucléaire 1. Fission nucléaire 2. Fusion nucléaire 3. La centrale nucléaire

Energie Nucléaire. Principes, Applications & Enjeux. 6 ème /2015

Équivalence masse-énergie

Chapitre 11 Bilans thermiques

Chapitre 6. Réactions nucléaires. 6.1 Généralités Définitions Lois de conservation

Chapitre 11: Réactions nucléaires, radioactivité et fission

EXERCICE II. SYNTHÈSE D UN ANESTHÉSIQUE : LA BENZOCAÏNE (9 points)

TD 9 Problème à deux corps

Chapitre 10 : Radioactivité et réactions nucléaires (chapitre 11 du livre)

U-31 CHIMIE-PHYSIQUE INDUSTRIELLES

SP. 3. Concentration molaire exercices. Savoir son cours. Concentrations : Classement. Concentration encore. Dilution :

8/10/10. Les réactions nucléaires

Contenu pédagogique des unités d enseignement Semestre 1(1 ère année) Domaine : Sciences et techniques et Sciences de la matière

La physique nucléaire et ses applications

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

CHAÎNES ÉNERGÉTIQUES I CHAÎNES ÉNERGÉTIQUES. II PUISSANCE ET ÉNERGIE

Interactions des rayonnements avec la matière

BAC BLANC SCIENCES PHYSIQUES. Durée : 3 heures 30

Chap 2 : Noyaux, masse, énergie.

Structure quantique cohérente et incohérente de l eau liquide

L École nationale des pompiers du Québec. Dans le cadre de son programme de formation Pompier I

Plan du chapitre «Milieux diélectriques»

TS1 TS2 02/02/2010 Enseignement obligatoire. DST N 4 - Durée 3h30 - Calculatrice autorisée

1.2 Coordinence. Notion de liaison de coordinence : Cas de NH 3. et NH 4+ , 3 liaisons covalentes + 1 liaison de coordinence.

TP : Suivi d'une réaction par spectrophotométrie

C4: Réactions nucléaires, radioactivité et fission

DM 10 : La fusion nucléaire, l énergie de l avenir? CORRECTION

Compétence 3-1 S EXPRIMER A L ECRIT Fiche professeur

Physique Chimie. Utiliser les langages scientifiques à l écrit et à l oral pour interpréter les formules chimiques

Rappels sur les couples oxydantsréducteurs

SYSTEME DE PARTICULES. DYNAMIQUE DU SOLIDE (suite) Table des matières

ANALYSE SPECTRALE. monochromateur

P17- REACTIONS NUCLEAIRES

EXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)

Energie nucléaire. Quelques éléments de physique

Chap 1: Toujours plus vite... Introduction: Comment déterminer la vitesse d une voiture?

À propos d ITER. 1- Principe de la fusion thermonucléaire

par Alain Bonnier, D.Sc.

Généralités. Chapitre 1

Partie 1. Addition nucléophile suivie d élimination (A N + E) 1.1. Réactivité électrophile des acides carboxyliques et groupes dérivés

A) Les réactions de fusion nucléaire dans les étoiles comme le Soleil.

PROGRAMME DE PHYSIQUE - CHIMIE EN CLASSE DE SECONDE GÉNÉRALE ET TECHNOLOGIQUE

ACIDES BASES. Chap.5 SPIESS

Introduction à la physique nucléaire et aux réacteurs nucléaires

4 ème PHYSIQUE-CHIMIE TRIMESTRE 1. Sylvie LAMY Agrégée de Mathématiques Diplômée de l École Polytechnique. PROGRAMME 2008 (v2.4)

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL PHYSIQUE-CHIMIE

EXERCICES SUPPLÉMENTAIRES

K W = [H 3 O + ] [OH - ] = = K a K b à 25 C. [H 3 O + ] = [OH - ] = 10-7 M Solution neutre. [H 3 O + ] > [OH - ] Solution acide

Effets électroniques-acidité/basicité

Panorama de l astronomie

PHYSIQUE Discipline fondamentale

Le monde nano et ses perspectives très prometteuses.

Stage : "Développer les compétences de la 5ème à la Terminale"

DM n o 8 TS Physique 10 (satellites) + Chimie 12 (catalyse) Exercice 1 Lancement d un satellite météorologique

Transformations nucléaires

PHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Propriétés de l atome

a. Fusion et énergie de liaison des noyaux b. La barrière Coulombienne c. Effet tunnel & pic de Gamov

LES ELEMENTS CHIMIQUES

Lycée français La Pérouse TS. L énergie nucléaire CH P6. Exos BAC

Principe de fonctionnement des batteries au lithium

Suivi d une réaction lente par chromatographie

Partie Observer : Ondes et matière CHAP 04-ACT/DOC Analyse spectrale : Spectroscopies IR et RMN

PHY113 : Cours de Radioactivité

Chapitre I- Le champ électrostatique. I.1.1- Phénomènes électrostatiques : notion de charge électrique

FUSION PAR CONFINEMENT MAGNÉTIQUE

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Orthoptiste / stage i-prépa intensif -

- I - Fonctionnement d'un détecteur γ de scintillation

Qu est-ce qu un ordinateur quantique et à quoi pourrait-il servir?

Mesures et incertitudes

Cours d électricité. Introduction. Mathieu Bardoux. 1 re année. IUT Saint-Omer / Dunkerque Département Génie Thermique et Énergie

DYNAMIQUE DE FORMATION DES ÉTOILES

FICHE 1 Fiche à destination des enseignants 1S 16 Y a-t-il quelqu un pour sauver le principe de conservation de l énergie?

LABORATOIRES DE CHIMIE Techniques de dosage

TP 2: LES SPECTRES, MESSAGES DE LA LUMIERE

SPECTROSCOPIE D ABSORPTION DANS L UV- VISIBLE

Physique Chimie. Réaliser les tests de reconnaissance des ions Cl -,

DIFFRACTion des ondes

Théorie des multiplets! appliquée à! la spectroscopie d ʼabsorption X!

Physique : Thermodynamique

Visite à l ICV. En 2009, la création du GIE ICV-VVS permet de franchir un cap en regroupant toutes les ressources disponibles aux filiales ICV et VVS.

I. Introduction: L énergie consommée par les appareils de nos foyers est sous forme d énergie électrique, facilement transportable.

TP n 1: Initiation au laboratoire

Transcription:

Université Pierre et Marie Curie ( PARI VI) DEUG PI, Bases structurales de la chimie Examen écrit, durée 00 minutes Lundi, er septembre 00, h00 6h00, Amphi 5 Vérifier que le sujet comprend pages. Indiquer votre numéro de place sur chaque feuille. Des feuilles sans numéro de place ne seront pas corrigées. A la fin de la dernière page : - Indiquer le nombre total de pages et écrire : Fin de copie Les calculatrices sont strictement interdites. e servir des approximations numériques raisonnables Vous avez le libre choix pour l ordre de traitement des problèmes CRRIGE La chimie du soufre Le soufre est parmi les seuls éléments que l on trouve en forme élémentaire sur la terre. La source principale du soufre élémentaire est l oxydation du gaz H émis par des fumaroles dans des zones d activité volcanique par l oxygène de l atmosphère. Ces dépots de soufre ont été historiquement exploités en Italie et en Islande pour la production de poudre à fusils. n trouve des atomes de soufre dans plusieurs acides aminés d importance biochimique et dans beaucoup de minerais exploités pour la fabrication de métaux.. Le soufre, 6, se trouve dans la nature en forme de mélange de trois isotopes stables : 95,0% de, 0,75% de et,% de. A= Z+N (a) Donner le nombre de neutrons dans les trois isotopes du soufre. 6 6 6 nombre de neutrons 6 7 8 (b) Calculer, à deux chiffres significatifs et en assimilant les masses des isotopes à leurs nombre de masse, la masse moyenne du soufre. M(moyenne)= i X i M i M = 0,9500x+ 0,0075 x +0,0x =,09 g.mol - (c) Indiquer, en forme de boites quantiques, la configuration électronique de l état électronique fondamental des atomes de soufre. s s p s p (d) Déduire le carctère magnétique des atomes de soufre dans leur état électronique fondamental et proposer un état excité de caractère magnétique différent. n a deux électrons avec spin parallèle et donc un spin total non nul dans l état fondamental de. L état fondamental est donc paramagnétique. Un état excité diamagnétique est par exemple : [Ne]

(e) Indiquer l ion courant du soufre et le numéro atomique du gaz rare duquel cet ion est isoélectronique. n obtient l ion courant par remplissage de la sous- couche p. Il faut ajouter électrons,on a donc - Cet ion est isoélectronique de l élément Z=8, Ar. Le phosphore, 5 P, est un autre élément d importance biologique. on isotope radioactif P, qui se transforme en 6, est utilisé pour suivre en temps réel certains processus biochimiques. L énergie de,7 MeV libérée lors de chaque désintégration radioactive est emportée par la particule émise en forme d énergie cinétique. 5 P (a) Ecrire l équation bilan de la transformation et identifier le type de transformation radioactive. 0 6 + e n a émission d un électron donc un processus β - (b) Calculer la longueur d onde équivalente suivant de Broglie pour la particule émise. 5 λ= h m. v = h me cin λ= x9,x0 6,6x0,7x0 6 x,6x0 9 = 9,79x0 - m ( environ 9,5 x0 - m) (c) Par quelle différence de potentiel, en V, faut-il accélerer cette particule pour lui donner une énergie cinétique de,7 MeV? (d) Etant donné la définition de l unité ev, il faut accélérer l électron par une différence de potentiel de,7 M.V (e) Calculer la quantité d énergie libérée en Joule lors de la décomposition complète de 0-9 mol de 5 P. Dans la décomposition de 0-9 mol de 5 P on a N A0-9 électrons émis avec une énergie de,7 MeV chacun donc au total : E tot = N A x 0-9 x,7 x0 6 x,60 x0-9 J =6,9 J ( environ 65 J). Les gaz H et sont solubles dans les océans et se transforment par réaction chimiques en anions et ( atomes soulignés au centre de la molécule). (a) Donner les structures de Lewis des molécules H et, et. Le cas échéant,indiquer l existence des structures mésomères. H H

(b) Déduire les géométries moléculaires de H,, et et le cas échéant, leur écart par rapport aux géométries idéalisées. H : forme VEPR,AX E, molécule en V angle idéal de 09, 5 légèrement abaissé par les paires non liantes forme VEPR,AXE, pyramide à base triangulaire dérivée d un tétraèdre donc angle idéal de 09, 5, affaibli par la paire non liante. forme VEPR AX E coudée, angle de liaison idéal de 0 affaibli par la paire non liante. forme VEPR AX donc angle de liaison de 09,5 (c) Proposer un argument pourquoi le moment dipolaire de H est plus faible que celui de son homologue H. La différence d électronégativité est plus fort entre H et qu entre H et parce que l électronégativité diminue de à,qui appartiennent à la même colonne. Les géométries moléculaires sont semblables et l addition des vecteurs des moments dipolaires des liaisons se fait de façon comparable.. La forme moléculaire habituelle du soufre contient des boucles de composition 8. Dans certaines conditions on peut quand même créer des molécules en phase gazeuse. (a) Construire le diagramme d énergie des orbitales moléculaires des molécules à l aide des énergies des orbitales atomiques suivantes, en ev : E(s)= -5,0, E(p) = -8,8, E(s) = -,9, E(p) = -,9. Les énergies des orbitales s et p ne participera pas à la formation des orbitales liantes ou antiliantes. Ce sont des orbitales non-liantes de coeur. La construction des orbitales liantes et antiliantes impliquera les orbitales s et p La différence d énergie entre le niveau s et le niveau p est supérieure à 0eV il n y a donc pas d interaction entre les niveaux s et p. Le diagramme est le suivant :

σ z * π xy * p π xy σ z σ * s σ (b) Identifier les orbitales moléculaires liantes, antiliantes et non liantes dans votre diagramme d énergie. Les orbitales identifiées par une étoile ( σ *, π * ) sont antiliantes, les orbitales (σ, π) formées dans la couche s,p sont liantes. (c) Utiliser le diagramme d énergie pour déduire l indice de liaison et le caractère magnétique de Les douze électrons de valence occupent les orbitales moléculaires tels qu on a deux électrons avec spin parallèle dans les M π *, la molécule est donc paramagnétique dans son état fondamental. Les orbitales de coeur sont toutes pleines il suffit de considérer les M de la couche de valence pour connaitre l indice de liaison I l = (8 ) = + (d) Recalculer l indice de liaison après arrachement d un électron pour former et prévoir le ens du changement de la distance interatomique lors du passage. Le passage : + implique l enlèvement d un électron antiliant d une orbitale π *. n a donc I l = (8 ) =,5 I l ( + ) > I l ( ) donc on attend une distance interatomique pus courte R( + ) < R ( ) (e) Donner et justifier le nombre minimal de surfaces nodales du type π *. L antisymétrie des orbitales π sous rotation autour de l axe interatomique implique la présence d une surface nodale dans toutes les orbitales π. Le caractère antiliant impliqué par π * demande au moins une surface nodale supplémentaire perpendiculaire à l axe interatomique. n a donc au moins deus surfaces nodales. 5. Le cuivre, 9 Cu, est rare dans la nature en forme métallique et forme des cristaux de structure cubique faces centrées avec paramètre de maille a= 0,6nm. La production industrielle de cuivre exploite plutot le minerai courant Cu. (a) Dessiner une maille c.f.c et indiquer sur le dessin (I) la définition du paramètre de maille et (II) au moins trois plans compacts. + A A B C

a= arête du cube (b) Calculer la masse volumique du cuivre en g.cm -. m ρ = = Zx MCu / (N A xa ) V Z = atomes par maille pour la structure cfc x6,5 ρ = = 880x0 g.m - = 8,8 g.cm - 7 6,0x0 x06 x0 (c) Calculer le rayon des atomes de cuivre dans l empilement c.f.c du cristal. a= r r 0,7nm. Fin de sujet Données numériques supplémentaires : N A= 6,067 x 0 mol - h= 6,6600755 x 0 - J.s 0 0n m( e) = 9,09897 x 0 - kg m( 0 e) = 9,09897 x 0 - kg m( ) =,67986 x 0-7 kg m ( p) =,676 x 0-7 kg ev =,6077 x 0-9 J =, Numéros atomiques : H, 8 Masses atomiques : M Cu = 6,5 g.mol -