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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 143 — #151
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Exercices Corrigés
CORRIGÉS
4. L’équation-bilan de la réaction observée s’écrit :
Ca (s) + 2 H 2 O
=
Ca
2+
+ H 2 (g) + 2 HO
− .
Le rôle chimique du calcium ainsi mis en évidence est son rôle réducteur. Le calcium est oxydé en ions
Ca 2+ et l’eau est réduite en dihydrogène.
2.10 Le bore
1. Les règles permettant d’établir la configuration électronique d’un atome dans l’état fondamental sont
les suivantes :
• L’énergie relative des orbitales atomiques est indiquée par la règle de KLECHKOVSKI (l’énergie
augmente pour n + croissant, et pour n croissant à un même n + ).
• Les orbitales atomiques sont remplies par ordre croissant d’énergie (principe de stabilité maximale).
• Deux électrons d’un même atome n’ont pas le même quadruplet (n, ,, m , m S ) (principe de PAULI).
Ainsi, une orbitale atomique possède au maximum deux électrons (de nombre quantique m S différent).
La configuration électronique de l’atome de bore dans son état fondamental est : 1s 2 2s 2 2p 1 .
Le degré d’oxydation stable courant est le degré d’oxydation +III, correspondant à la configuration
électronique 1s 2 .
2. L’énergie de première ionisation de l’atome X est définie comme l’énergie nécessaire pour la réaction :
X (g)
=
X
+ (g) + e
− (g).
L’affinité électronique de l’atome X est définie comme l’énergie nécessaire pour la réaction :
X
− (g)
=
X (g) + e
− (g).
L’énergie d’ionisation augmente de gauche à droite dans une ligne et de bas en haut dans une colonne
de la classification périodique.
3. Le bore possède une électronégativité et une énergie d’ionisation supérieure aux grandeurs observées
pour les métaux de la même colonne. Cependant, l’électronégativité demeure plutôt faible et proche de
celle des métaux, d’où l’appellation métalloïde.
2.11 Atome d’uranium
1. Nous pouvons citer deux noyaux isotopes de l’hydrogène : 1
1 H et 2
1 H, ou bien deux noyaux isotopes
du carbone : 12
6 C et 13
6 C.
2. Le noyau isotope 235
92 U est constitué par 92 protons et 235 − 92 = 143 neutrons. Le noyau isotope
238
92 U est constitué par 92 protons et 238 − 92 = 146 neutrons.
3. Soit x l’abondance isotopique de l’isotope 235
92 U. Il vient :
238, 0289 = x235, 0439 + (1 − x) 238, 0508
qui permet de calculer x = 7, 283.10 −3 . Ainsi, le noyau isotope 235
92 U est présent à hauteur de 0, 7283%
≈ 0, 73% et le noyau isotope 238
92 U est présent à hauteur de 99, 2717% ≈ 99, 3%.
2.12 Séries de BRACKETT et de PASCHEN
1. Nous estimons l’intervalle spectral de la série de PASCHEN en calculant les énergies extrêmes (en
eV) des désexcitations :
E = 0 −
−13, 6
9
= 1,51 eV et E =
−13, 6
16
−
−13, 6
9
= 0,66 eV.
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Exercices Corrigés
CORRIGÉS
4. L’équation-bilan de la réaction observée s’écrit :
Ca (s) + 2 H 2 O
=
Ca
2+
+ H 2 (g) + 2 HO
− .
Le rôle chimique du calcium ainsi mis en évidence est son rôle réducteur. Le calcium est oxydé en ions
Ca 2+ et l’eau est réduite en dihydrogène.
2.10 Le bore
1. Les règles permettant d’établir la configuration électronique d’un atome dans l’état fondamental sont
les suivantes :
• L’énergie relative des orbitales atomiques est indiquée par la règle de KLECHKOVSKI (l’énergie
augmente pour n + croissant, et pour n croissant à un même n + ).
• Les orbitales atomiques sont remplies par ordre croissant d’énergie (principe de stabilité maximale).
• Deux électrons d’un même atome n’ont pas le même quadruplet (n, ,, m , m S ) (principe de PAULI).
Ainsi, une orbitale atomique possède au maximum deux électrons (de nombre quantique m S différent).
La configuration électronique de l’atome de bore dans son état fondamental est : 1s 2 2s 2 2p 1 .
Le degré d’oxydation stable courant est le degré d’oxydation +III, correspondant à la configuration
électronique 1s 2 .
2. L’énergie de première ionisation de l’atome X est définie comme l’énergie nécessaire pour la réaction :
X (g)
=
X
+ (g) + e
− (g).
L’affinité électronique de l’atome X est définie comme l’énergie nécessaire pour la réaction :
X
− (g)
=
X (g) + e
− (g).
L’énergie d’ionisation augmente de gauche à droite dans une ligne et de bas en haut dans une colonne
de la classification périodique.
3. Le bore possède une électronégativité et une énergie d’ionisation supérieure aux grandeurs observées
pour les métaux de la même colonne. Cependant, l’électronégativité demeure plutôt faible et proche de
celle des métaux, d’où l’appellation métalloïde.
2.11 Atome d’uranium
1. Nous pouvons citer deux noyaux isotopes de l’hydrogène : 1
1 H et 2
1 H, ou bien deux noyaux isotopes
du carbone : 12
6 C et 13
6 C.
2. Le noyau isotope 235
92 U est constitué par 92 protons et 235 − 92 = 143 neutrons. Le noyau isotope
238
92 U est constitué par 92 protons et 238 − 92 = 146 neutrons.
3. Soit x l’abondance isotopique de l’isotope 235
92 U. Il vient :
238, 0289 = x235, 0439 + (1 − x) 238, 0508
qui permet de calculer x = 7, 283.10 −3 . Ainsi, le noyau isotope 235
92 U est présent à hauteur de 0, 7283%
≈ 0, 73% et le noyau isotope 238
92 U est présent à hauteur de 99, 2717% ≈ 99, 3%.
2.12 Séries de BRACKETT et de PASCHEN
1. Nous estimons l’intervalle spectral de la série de PASCHEN en calculant les énergies extrêmes (en
eV) des désexcitations :
E = 0 −
−13, 6
9
= 1,51 eV et E =
−13, 6
16
−
−13, 6
9
= 0,66 eV.
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