Quest-ce quune assemblée datomes froids ? Comment produire
bre d'atomes suffisant pour qu'une ap - proche statistique (thermodynamique) soit pertinente. Plus quantitativement la température est proportionnelle à la.
4.4a – La lumière à léchelle du nanomètre.
d'objets plus petits que la longueur d'onde c'est-à -dire quelques centaines de nanomètres
livret-atome.pdf
Qu'est-ce qu'un atome ? 6. Diamètres atomiques et nucléaires. 7. Volume masse et masse volumique. 7. Charge électrique. 8. Éléments chimiques et isotopes.
À SAVOIR DÉFINITION À SAVOIR
Qu'est-ce que le nanomonde ? Le nanomètre c'est un milliardième de mètre (10-9 m)
1 1. Quest-ce que leau? Atome d___ oxygène Atomes d
Qu'est-ce que l'eau? Dans le film tu as découvert la composition chimique de l'eau. • Légende le dessin de molécule d'eau ci-dessous.
Quest-ce quune particule élémentaire?
(électrons + noyau) + (forces électromagnétiques) = (atome). Le modèle de Bohr donne une explication statisi aisante de nom- breuses propriétés des atomes ;
La Lumière
De même qu'une onde sonore est une variation de la matière nous prouve que la lumière n'est pas ... qu'un atome peut émettre ou absorber doit être.
1.6 – Histoire des nanos
Peu après d'ailleurs Loschmidt montre que l'atome si il existe mesure à peu près 1 Et dans les années 1930 on a une bonne vision de ce qu'est un atome ...
La polarité de la liaison covalente
Nous savons que l'énergie d'une liaison est l'énergie (chaleur et travail) L'atome le plus électronégatif d'une liaison polaire attire plutôt vers lui ...
Corrigé
a 2 électrons célibataires dans l'atome de titane. C'est la règle de Hund qui précise que : « Lorsque des électrons doivent occuper les OA d'un même niveau
[PDF] Livret pédagogique Latome - CEA
Qu'est-ce qu'un atome ? 6 Diamètres atomiques et nucléaires 7 Volume masse et masse volumique 7 Charge électrique 8 Éléments chimiques et isotopes
[PDF] Chapitre I – Structure des atomes
Atome : un atome est une entité neutre définie par une valeur de Z et de A Isotopes : atomes qui ne diffèrent que par le nombre de neutrons
[PDF] Chapitre Chimie N°4 : Le modèle de latome
Définition Un atome est constitué d'un noyau chargé positivement autour duquel gravite des électrons chargés négativement Un atome est électriquement neutre
[PDF] Latome - le site de sciences physiques
Un atome est une particule électriquement neutre comprenant deux parties : Il existe une centaine d'atomes de structure complexe que l'on représente parÂ
[PDF] CHAPITRE I : STRUCTURE DE LA MATIERE
- Les atomes sont constitués d'un noyau très dense chargé positivement entouré d'électrons (charge électrique négative) - Le noyau est constitué de deuxÂ
[PDF] CHIMIE : Latome 1-QUEST-CE QUUN ATOME
1-QU'EST-CE QU'UN ATOME ? En quatrième on retiendra qu'un atome est la plus petite particule de matière considérée comme chimiquement indivisible
[PDF] Chapitre 2 - Constitution de la matière - Lycée dAdultes
Les atomes se différencient par le nombre de particule (protons neutrons et électrons) qu'ils comportent Exemple L'atome d'hydrogène est composées d'1Â
[PDF] Chapitre 3 : Structure de latome - Lycée dAdultes
Un atome est électriquement neutre : il y a donc autant de protons que d'électrons La charge Q du noyau est celle de l'ensemble des protons soit Q = Ze 3 1 4Â
Définition : Atome SchoolMouv
Avis 46
Comment définir l'atome ?
? atome. 1. Constituant fondamental de la matière dont les mouvements et les combinaisons rendent compte de l'essentiel des propriétés macroscopiques de celle-ci. (Un corps constitué d'atomes de même esp? est appelé corps simple ou élément chimique.)Quels sont les 4 constituants d'un atome ?
L'atome est le constituant de base de la matière.
Dans le noyau de l'atome se trouvent les protons (chargés positivement) et les neutrons (non chargés), tandis que les électrons (chargés négativement) sont localisés autour du noyau.Quels sont les constituants d'un atome PDF ?
UN ATOME EST CONSTITUÉ D'UN NOYAU DE PROTONS ET DE NEUTRONS, ET D'UN NUAGE D'ÉLECTRONS.- Tu connais pour l'instant 4 types d'atomes : les atomes de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et d'azote, mais il en existe beaucoup d'autres. Au total, on en dénombre plus d'une centaine Cette grande famille composée de plus de 100 cousins, est regroupée dans la classification périodique, ci-dessous.
1/16 Devoir Surveillé n° 3lejeudi15décembre2016CorrigéDuréedudevoir:2heuresL'utilisation de la calculatrice n'est pas autorisée ***************** EXERCICE1:NANOPARTICULESETOXYDEDETITANE/28POINTSPropriétésatomiquesdutitaneVoicilehautdelapagedusitewikipédiaconsacréeautitane: Le titane est l'élément de numéro atomique Z = 22, de symbole Ti. C'est un métal de transition léger, résistant, d'un aspect blanc métallique, et qui résiste à la corrosion. Le titane est principalement utilisé dans les alliages légers et résistants, et son oxyde, TiO2, est utilisé comme pigment blanc. On trouve cet élément dans de nombreux minerais mais ses principales sources sont le rutile et l'anastase. Il appartient au groupe des titanes avec le zirconium (Zr), le hafnium (Hf) et le ruthertfordium (Rf). Les propriétés industriellement intéressantes du titane sont sa résistance à l'érosion et au feu, la biocompatibilité, mais aussi ses propriétés mécaniques (résistance, ductilité, fatigue, etc,...) qui permettent notamment de façonner des pièces fines et légères comme artticles de sport, mais aussi des prothèses orthopédiques. Commençonsparétudierunatomedetitane,isolédanssonétatfondamental.1) Nommereténoncerlarèglequipermetd'obtenirl'ordrederemplissagedesorbitalesatomiquespourobtenirlaconf igurationélec troniqued'unatome.En dédui relaconfigurationélectroniquedutitane.IlfautciterlarègledeKlechkowski:"L'énergiedesorbitalesatomiquesestunefonctioncroissantedelasomme(n+l).A(n+l)donné,l'énergieestunefonctioncroissanteden».
2/16 Dansunatomepolyélectrnoque,lesOAsontrempliesparvaleurd'énergiecroissante,celapermetdedécrirelaconfigurationélectroniquefondamentaledel'atomedetitane:1s22s22p63s23p64s23d2soit:1s22s22p63s23p63d24s2ouencore:[18Ar]3d24s22) Combienunatomedetitanepossède-t-ild'électronsdevalence?Lesquels?Lesélectronsdevalencesontceuxassociésaunombrequantiquenprincipalleplusélevé,etceuxdessous-couches(n-1)dou(n-2)fencoursderemplissage.Ainsi,letitanepossède4électronsdevalence:3d24s23) Combienunatomedetitanepossède-t-ild'électronscélibataires?Justifierenenonçantlarègleutilisée.Les2électronsquipeuplentlasous-couche3doccupentseuls2OAdifférentes,doncilya2électronscélibatairesdansl'atomedetitane.C'estlarègledeHundquipréciseque:"LorsquedesélectronsdoiventoccuperlesOAd'unmêmeniveaud'énergiedégénéré,laconfigurationlaplusstableestobtenueenplaçantlemaximumd'électronsseulsdanschacunedesOAetdanslemêmeétatdespin».4) Proposerunensembledequadrupletsdenombresquantiques(n,l,mletms)quepourraientpossédersimultanémentlesélectronscélibatairesd'unatomedetitane(s'ilyaplusieurspossibilité,n'endonnerqu'uneà votrechoix).Les2électronscélibatairessontdesélectrons3d:ilsontdoncles2mêmesnombresquantiquesnetl;ilssontdanslemêmeétatdespinetvontdoncdifférerparlavaleurdeleurnombrequantiquemagnétiqueml,quiprendrasesvaleursentre-2et+2.Desquatrupletspossiblessontdonc,parexemple:n=3;l=2;ml=2;ms=½etn=3;l=2;ml=1;ms=½n=3;l=2;ml=2;ms=½etn=3;l=2;ml=-2;ms=½n=3;l=2;ml=2;ms=-½etn=3;l=2;ml=1;ms=-½n=3;l=2;ml=0;ms=½etn=3;l=2;ml=1;ms=½...etc...5) Enoncerleprinciped'exclusiondePauli.Leprinciped'exclusiondePauliindiqueque:"Dansunatomepolyélectronique,deuxélectronsnepeuventpasavoirleur4nombresquantiqueségaux».6) Localiserletitanedansla classific ation:nu mérodepériode(c'està diredel igne),numérodecolonne,e njusti fiantavecprécision.Aqu elblocdelac lassification appartient-il?
3/16 Laconfigurationélectroniqueexternedutitaneseterminepar:3d24s2nmax=4doncilappartientà laquatrièmepériode.Ellesetermi nepar:d2doncila ppartient à lasecondecolonnedublocdsoitlaquatrièmecolonnedelaclassification.D'où:Tisetrouveà l'intersectiondela4èmepériodeetdela4èmecolonne."Tiesten4x4».Nousl'avonsdit:Tiappartientaublocd.Unpeuplusloin,à lamêmepageWikipédia:Ontrouveletitanesouslaformede5isotopes:46Ti,47Ti,48Ti,49Ti,50Ti.Le48Tireprésentel'isotopemajoritaireavecuneabondancenaturellede73,8%.46Ti8,0%47Ti7,3%48Ti73,8%49Ti5,5%50Ti5,4%7) Qu'ontencomm un,pa rexemple,lesdeuxi sotopes48Tiet44Ti?Qu'est-cequi lesdifférencie?Donneruneréponsecourtemaistrèsclaire.Lesdeuxisotpoesontencommunlenuméroatomiqueetdonclenombredeprotondunoyau:ilsenpossèdent22etpossèdentaussi22électrons.Cequilesdifférencie?Lenombredeneutron:48Tienpossède(48-22)=26et44Tienpossède(44-22)=22.8) Préparerlecalculquipermetdecalculerlamasseatomiquedutitane,eng.mol-1.Lamassemolaires'obtientenajoutantlamassemolairedesisotopesmultipliéeparleurabondance:MTi= 8 x 46 + 7,3 x 47 + 73,8 x 48 + 5,5 x 49 + 5,4 x 50100M(Ti)=g.mol-1.LecorpssimpleDanslepremierextraitdespropriétéscitéesdutitane,ilestsignalésagrandeductilité.9) Rappelerladéfinitiondelaductilité.Rappelerlesprincipalespropriétésdesmétaux.Citerquelquesunesdespropriétésremarquablesdutitane.
4/16 Laductilitéestlapropriétéd'unmétaldepouvoirêtreétirersouslaformed'unfiltrèsfinsanscasser;ilpeutsedéformersansserompre.Propriétésdesmétaux:MalléablesetductilesOntunéclatmétalliqueSontdebonsconducteursthermiquesetélectriquesOntuneélectronégativitéfaibleetpeuventdonccéderunouplusieursélectrons,cesontdoncdesréducteurs.Ontuneconductivitéquidiminuelorsquelatempératureaugmente.Letitaneestléger,ilrésisteà lacorrosion,etestbiocompatibleparexemple.LezirconiumZrestsousletitanedanslaclassification,d'aprèscesite.10) Quelestlenuméroatomiqueduzirconium?Expliquer.TiapournuméroatomiqueZ=22etpourconfigurationexterne4s23d2.Sousletitane,Zrauralaconfigurationélectronique,supposéesansanomalie,5s24d2Nousauronsd oncremplielasous-couche3d,lasou s-couche5s,ldébu tdelasous -couche4d;po urcela,ilfaut 18électrons(8+ 6+2+2) donclenumér oatomique duzirconiumest:Z=22+18=40.Attention,çasecompliqueraitensuitepourl'élémentsouslezirconiumcarilfaudraiteffectivementtoujoursces18électronsMAISaussiles14delasous-couche4f.Lenumérodel'hafnium,Hf,sousZr,estdonc:40+18+14=72!LesmineraisLesnumérosatomiquesdeCa,deTi,etdeOsontrespectivement20,22donc,et8.11) Letitanepossèdedeuxionstrèscourants.Enexaminantsaconfigurationélectronique,identifierquelssontcesionsdutitane,enjustifiantclairementvotreréponse.Ecrirelaconfigurationélectroniquedecesdeuxions.TiapournuméroatomiqueZ=22etpourconfigurationexterne4s23d2.Onpeutfacilementimaginerqu'ilcèdeles2denombrequantiquenprincipalleplusélevé,soitses2électrons4spourdonnerl'ionTi2+:1s22s22p63s23p63d2ouencore:[18Ar]3d2Encédantaussises2électrons3d,ildeviendraitunionTi4+:1s22s22p63s23p6ouencore:[18Ar]
5/16 12) Enjustifiantvotreréponse,identifiertouslesionsprésentsdanslapérovskiteCaTiO3.Lecalci umestunalcalinoterre uxetdoncilc èdefacile mentses2électrons4spourdonnerl'ionCa2+.L'oxygènevafacilemen tgagn er2él ectronsafind'acquérirlac onfigurationsta blesemblableà celledunéon(Z=10):ildonnel'ionoxydeO2-.Ainsilesionsprésentssont:Ca2+;O2-;etTi4+pouravoiruncristalneutre.LeTiO2estuncomposéchimiquementinerteà hautindicederéfraction,etquiprésenteuneactivitéphoto-catalytique.13) Rappelercequ'estuncatalyseur.Uncatalyseurestuneespècechimiquequivaaugmenterlavitessedelaréactioncarelleintervientaucoursde latransfo rmation;el leestdenouve auintacteà lafinde latransformation.Elleaugmentelavitessemaisnemodifieenrienlebilanfinal:onditqu'ellen'apasd'influencesurl'aspectthermodynamiquedelaréaction.LedioxydedetitaneTiO2estunsemi-conducteur.Soncomportementestdécritvialathéoriedesbandes,quiestunemodélisationdesvaleursdel'énergiequepeuventprendrelesélectronsà l'intérieurdusemi-conducteur.Cesélectronsnepeuventprendrequedesénergiescomprisesdanscertainsintervalles,lesquelssontséparéspardesbandesd'énergie"interdites».Danslecasd'unsemi-conducteurcommeTiO2,le"gap»delabandeinterdite,c'està direl'écartentrelabandedevalencequicontientlesélectronsetlabandedeconductiondanslaquellecesélectronspeuventêtrepromus,estassezpetit:ilvaut3,45eV.14) Quelleestlalongueurd'onde λdelaradiationcapabled'apporterces3,45eVà l'électronpourlepromouvoir?Vousferezuncalculapproximatif.Aquelledomaineduspectreélectromagnétiqueappartientcetteradiation?Donnéespourcettequestion:• Céléritédelalumière:c=3,00.108m.s-1• ConstantedePlanck:h=6,62.10-34J.s• 1eV=1,6.10-19Jλ
7/16 Lebilanglobaldelaréactionest:RH+O2=ROOHL'approximationdesétatsquasistationnair es(AEQS) peutêtreappli quéeauxintermédairesréactionnelsR•etROO•.16) Enappliquantl'AEQSauxinte rmédiairescités,ét ablirquelavitessed'a utoxydation v=-d[RH]/dtestdupremierordreenRHetnedépendpasdelaconcentrationendioxygènelorsquev1estnégligeabledevantlesautresprocessus.Appliquonsl'AEQSaux2IR:í µ[í µâˆ™]í µí µ=0=í µ!- í µ!í µâˆ™í µ!+ í µ!í µí µí µâˆ™í µí µí µ[í µí µí µâˆ™]í µí µ=0= í µ!í µâˆ™í µ!- í µ!í µí µí µâˆ™í µí µ-2í µ!í µí µí µâˆ™!AEQSglobale:0= í µ!-2í µ!í µí µí µâˆ™!Alors:í µí µí µâˆ™=í µ!2í µ!ExprimonsparailleurslavitessededisparitiondeRH:í µ= -í µ[í µí µ]í µí µ=í µ!+ í µ!í µí µí µâˆ™í µí µSoit:í µ= -í µ[í µí µ]í µí µ=í µ!+ í µ!í µ!2í µ!í µí µSií µ!≪ í µ!!!!!!í µí µalors:í µ= -![!"]!"= í µ!!!!!!í µí µCommev1estconstante,laréactionestbiend'ordre1parrapportà RHdanscecas,etellenedépendpasdelaconcentrationendioxygène.Enfa it,celasignifie quel'étape(1)i nitielaréactionetqu'nes uitenousav onsuneséquenceferméede2étap esoùestIRforméest consommé etrég énéréetcetteséquencepeutseproduireu ntrèstrèsgrandno mbred efoisindépendemment desétapes(1)et(4).
8/16 EXERCICE2:AUTOURDESCOMPOSESHALOGENES/17POINTSGénéralitéssurlafamilledeshalogène s:F (fluor ),Cl(chlore),Br(brome),I(iode)maisaussiAt(astate)etTs(Tennessine).1) Dansletableauà 18colonnes,rappeleroùsontsituésleshalogènes.Leshalogènes appartiennentà l'avant dernièrecolonne,lacolonnen°17,delaclassification,suivantlanumérotationdel'IUPAC.2) Ecrirelaconfigurationélectroniquefondamentaledel'atomed'iode,I,qui,onlerappelle,estlequatrièmedeshalogènes.Quelssontsesélectronsdevalence?L'iodeestlequatrièmehalogène.Iln'yapasd'halogènedanslapremièrepériodedonclequatrièmehalogèneestdansla5èmepériode.Commelaconfigurationélectroniqueexternedeshalogènessetermineenns2np5,laconfigurationdel'iodeestdonc:1s22s2............jusqu'à ...........5s25p5soit:1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p51s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5ou,enréordonnantlesélectronsparcouche:1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5L'iodepossède7électronsdevalence:5s25p5Rem:lenuméroatomiquedel'iodeestdoncZ=53.3) Quellesentitésmicroscopiquestrouvent-t-ondanslescorpssimplesdeshalogènesetpourquoilesatomess'associent-ilsainsi?Lesentitésmicroscopiquesquel'ontrouvedanslescorpssimplessontlesmoléculesX2.Lesatomess'associentainsiparcequepossédant7électronsdevalence,l'associationavecuneaut remoléculel eurpermetde réaliserleuroctetd'électrons,cequieststabilisantetleurconfèreunegrandestabilité.
9/16 4) CommentexpliquerlastabilitédesionshalogénureX-?Avecunélectronsupplémentaire,leshalogènessontprésentssouslaformestabledesionshalognéu rescarilsontainsiuneconfiguration électroniquens2np6particulièrementstable,commelesatomesdesgazrares.5) Donnerladéfinitionqualitativedel'électronégativitéχd'unélémentchimique.Commentvariel'électr onégativitédesélémentsenfonctiondelaplacequ 'ilsoccup entdanslaclassificationpériodique?Quelestl'élémentleplusélectronégatif?L'électronégativitéd'unélémentchimiquetraduitl'aptituded'unatomedelui-cià attirerà luilesélectronsdesliaisonsauxquelsilparticipedansunédificepolyatomique.6) Aquidoit-onuneéchelled'électronégativitécourammentutiliséeenchimie?C'estl'échelledePauling,baséesurlesénergiesdeliaison,quiesttrèsutiliséeenchimie,etparticulièrementenchimieorganique.Ilexisteuneautreéchelled'électronégativité,l'échelledeAllred-Rochow,moinsutiliséparleschimistescependant.Danscette échelle,onsuppose quel'électronégativitédel' élémen testd'autantplusgrandequelechampélectrostatiqueà lapériphériedel'atomeestplusgrand,etquecechampestproportionnelà Z*/r2,Z*étantlachargenucléaireeffectiveressentieà lapériphérieetrlerayoncovalentdel'atome.7) Commentvarielerayoncovalentdanslacolonnedeshalogènes?Danslacolonnedeshalogènes,lerayoncovalentaugmentedeheutenbas:r(F) 10/16 d'écranindividuelσidechaqueélectronpeutêtreévaluéà partirdesrèglesdeSlater.Pourunélectronoccupantuneorbitaleatomiquensounp(n>1),l'écrantagedûà unélectronsituédansuneorbitaleatomiquedenombrequantiqueprincipaln'est:n'nσi10,850,350Tablesdeconstantesenfonctiondunombrequantiqueprincipaln9) Déterminerlachargenucléaire effectivepourunélect ro ndevalencedechlore.Conclusion?Configurationdel'atomedechlore:1s22s22p63s23p5Ilya7électronsdevalence:1s22s22p63s23p5Ilyaalorscetélectronparmiles7etles6autres:1s22s22p6(3sou3p)6+1Effetd'écranexercéparles6électrons(3sou3p)=6x0,35Effetd'écranexercéparles8électrons(2sou2p)=8x0,85Effetd'écranexercéparles2électrons(1s)=2x1Constanted'écrantotal:σ=6x0,35+8x0,85+2x1=10,9D'où,lachargenucléaireeffectiveressentieparunélectrondevalenceduchloreest:Z*=17-10,9=6,1Elleestrelativementfaible,comparéeà 17:ellereprésenteseulementunpeuplusd'1/3delachargeréelle.Danslafamilledeshalogènes,lebrome...Lebromeappartientà laquatrièmepériodedutableau.10) Quellelaconfigurationélectroniquedevalencedel'atomedebrome?Lebrome estaudessusde idanslaclass ificati on;sa configura tionélectroniquedevalenceest:4s24p5Ledibrom en'existepasà l'étatnaturel.Ilestsynthéti séà parti rdel'oxy dationdesionsbromuresBr-contenusdansl'eaudemerparledichlore.Danslesconditionsnormalesdetempératureetdepression,ledibromeestliquide.11) Dansquelétatphysiquesontledichloreetlediiodedanslesmêmesconditions?
11/16 Ledichloreestungazverdâtreetlediiodeestunsolideviolet,auxrefletsbrillants.12) ProposerleschémadeLewisdelamoléculededibrome.Br2:2x7=1414/2=7doublets:Lebromeexistedansunemultitudedestructuresdifférentes.Parexemple:BrO-,BrF5,PBr3ouBrO4-.13) ProposerunestrcturedeLewispources4espèces.EspèceNombred'é-devalenceNombrededoubletsSchémasdeLewisBrO-147BrF54221PBr32613BrO4-3216Composéshalogénésdelacolonne15(N,P,As)NI3estuncomposétrèsinstablemaisquinéanmoinsexisteetpeutêtrepréparéavecd'infiniesprécautionsaulaboratoire.14) ProposerunereprésentationdeLewisdecettemolécule(N:Z=7).
12/16 PBr32613NI3261315) Pourqueller aisonlescompos éshalogénésduphosphore( Z=15)oudel'arsenic(Z=33),situésdanslamêmecolonnequel'azoteN,peuvent-ilsconduireà desédificespossédant5ou6liaisonscovalentesalorsquecesmêmesédificesnepeuventpasêtreobtenusavecl'azote?Nnepossèdepasd'orbitalesatomiques"d»susceptiblesd'accueillirdesélectrons,alorsquePetAsenpossèdent(respectivementlesOA3det4d):PetAssonthypervalents,etpasN.Ilspeuventdoncavoirplusde8électronsautourd'eux.EXERCICE3:LARUEEVERSLENANO-OR/9POINTSL'orapournuméroatomiqueZ=79.L'oradespropriétéstrèsdifférentesdesautresmétauxdelaclassificationpériodique.Parexemple,sacouleurcaractéristique,jaune,ledistinguedesmétauxquil'entourent(Pd,Ag,Cd,Pt,Hg)lesquelsprésententtousunaspectargenté.Deplus,l'orpossèdequelquespropriétésexceptionnelles:• l'élémentorestlemétalleplusélectronégatifdanslaclassificationdePAULINGavecuneélectronégativitéde2,4;• l'orestfacilementréduit;• lesvapeursd'orsontconstituéesdemoléculesdiatomiquesdontl'énergiededissociationestélevée(221kJ.mol-1)etbienplusélevéequecellesdenombreusesmoléculesdiatomiquesnonmétalliques(parexempleI2);L'ensembledesespropriétésfontainsidel'orunmétaluniquedanslaclassificationpériodique.Nousallonsessayerdedéterminerdanscettepartiequelquescausesdeceparticularisme.1) Rappelerlaconfigurationélectroniquedel'atomed'ordanssonétatfondamentalensupposantquel'orvérifielarègledeKlechkowski.
13/16 Sansanomalie,laconfigurationélectroniquefondamentaledel'atomed'orest:1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d9ou,enréordonnantlesélectronsparcouche:1s22s22p63s23p63d104s24p64d104d145s25p65d96s22) Enfa it,l'orprésenteune anomalie:pr oposerlaconfigurationélec troniquel aplusprobable,enjustifiantbrièvementvotreréponse.Lasou s-couche5dseraco mplèteav ecunélectronde plusdoncl'anomaliees tcertainementledéplacementd'unélectrondelasous-couche6sverslasous-couche5d,alorspleine,cequieststabilisant.Configurationréelle:1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d10ou,enréordonnantlesélectronsparcouche:1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s13) Quelleestainsilaconfigurationélectroniquedel'étatfondamentaldel'ionAu+?Configurationdel'ionAu+(attendue):1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d10Configurationdel'anionAu-(quipeutexister,cequiestrarechezlesmétaux):1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s24) Citerdeuxélémen tsquiontun eélectronégativitétrèsproc hedecell edel'or, dontl'électronégativitéestanormalementélevéepourunmétal.Citonsl'hydrogèneH:χP(H)=2,20CitonslecarboneC:χP(C)=2,55Dufaitde sesprop riétéséle ctroniques, optiquesetchimiquesparticulièr es,lesnanoparticulesd'orconstituentunsujetderecherchecontemporaintrèsactif.Enfait,les
14/16 nanoparticulesd'orsontutiliséesdepuisl'Antiquitécomm ecolorantduverreoudecéramiques(cf.parexemplelepourpredeCassius).Unedesconséquencesdelapetitetailledecesparticulesd'orestqueleurcouleurvarieavecleurtaille.Nousallonsdanscequisuitnousintéresserà uneautrepropriétéquiestfonctiondeceparamètre:l'activitécatalytiquedel'or.Rôle des nanoparticules d'or dans les pots catalytiques L'or, qui est le métal le plus noble, a longtemps été considéré comme catalytiquement inactif. C'est en 1987 que le groupe du Dr. Haruta découvre les propriétés catalytiques tout à fait remarquables de l'or dans la réaction d'oxydation de CO (CO + ½O2 → CO2) à basse température, entre 25 et 70°C, réaction qu'aucun autre métal n'était capable de catalyser à de telles températures. La clé de cette découverte fut la capacit é de ce groupe à prépar er des nanopart icules d'or, supportées sur des oxydes réductibles ( TiO2, Fe 2O3), grâce à la mise au point de méthod es de préparatio n (co-précipitation et dépôt-précipitation) autres que les méthodes classi ques d'imprégnation util isées jusqu'alors. [...]. Les nanoparticules d'or permettent également la réduction des NOx en diazote. 5) EcrirelaconfigurationélectroniquefondamentaledeC(Z=6)etO(Z=8).C:1s22s22p2O:1s22s22p46) ProposerleschémadeLewisdeCOetceluideCO2enrespectantlarègledel'octet.EspèceNombred'é-devalenceNombrededoubletsSchémasdeLewisCO105CO2168NOx désigne des oxydes d'azote, comme NO ou NO2. 7) ProposerunschémadeLewispourlamoléculeNO2.Commentappelle-t-onuneespècetellequeNO2?Quelleestsapropriétémagnétique?EspèceNombred'é-devalenceNombrededoubletsSchémasdeLewisNO2178doubletset1électronIlfautsurtouts'assurerqu'aucunatomenesoitentourédeplusde8électrons
15/16 D'une manière générale, l'efficacité des nanoparticules en catalyse provient en partie de leur très grande surfac e utile par rapport à leur volume. Par ailleurs, les nanopar ticules d'or sont économiquement plus intéressantes que le platine qui coûte très cher et qui est moins abondant. Document 1 : L'or en catalyse : influence de la température, du support et de la quantité et de la taille des clusters Un cluster d'or est une nanoparticule d'or. Document 1 : L'or en catalyse : influence de la température, et du support www.theses.ulaval.ca/2008/25081/25081.pdf Le taux de conversion correspond au pourcentage de réactif consommé par une transformation chimique. Document 2 : L'or en catalyse : influence de la quantité et de la taille des clusters L'oxydation de CO n'a pas lieu sur or massif, par contre si l'or est dispersé sur un support sous forme de nanoparticules, une activité extraordinaire a été observée. Valden et ses collaborateurs ont étudié la cinétique de l'oxydation du CO à basse température sur des clusters d'or de différentes tailles supportés sur titane en couches minces. Ils ont observé une dépendance forte du TOF et de l'énergie d'activation avec la taille des clusters d'or.
16/16 8) D'aprèscesdeuxdocuments,quellessontlesconditionspouravoirdesnanoparticulesayantlameilleureactivitécatalytique?Ilsembleraitquelesconditionsoptimalessoient:2,4%de Audépos ésurTiO2pouravoir unebonneactivitécata lytiq ueà basse températureDesclustersd'unetaillevoisinede3,5nmpouravoirunTOFmaximal.Findel'énoncéTOF=TurnOverFrequency:nombredemoléculesconvertiesparunitédetempsetparsiteactif
quotesdbs_dbs35.pdfusesText_40
10/16 d'écranindividuelσidechaqueélectronpeutêtreévaluéà partirdesrèglesdeSlater.Pourunélectronoccupantuneorbitaleatomiquensounp(n>1),l'écrantagedûà unélectronsituédansuneorbitaleatomiquedenombrequantiqueprincipaln'est:n'nσi10,850,350Tablesdeconstantesenfonctiondunombrequantiqueprincipaln9) Déterminerlachargenucléaire effectivepourunélect ro ndevalencedechlore.Conclusion?Configurationdel'atomedechlore:1s22s22p63s23p5Ilya7électronsdevalence:1s22s22p63s23p5Ilyaalorscetélectronparmiles7etles6autres:1s22s22p6(3sou3p)6+1Effetd'écranexercéparles6électrons(3sou3p)=6x0,35Effetd'écranexercéparles8électrons(2sou2p)=8x0,85Effetd'écranexercéparles2électrons(1s)=2x1Constanted'écrantotal:σ=6x0,35+8x0,85+2x1=10,9D'où,lachargenucléaireeffectiveressentieparunélectrondevalenceduchloreest:Z*=17-10,9=6,1Elleestrelativementfaible,comparéeà 17:ellereprésenteseulementunpeuplusd'1/3delachargeréelle.Danslafamilledeshalogènes,lebrome...Lebromeappartientà laquatrièmepériodedutableau.10) Quellelaconfigurationélectroniquedevalencedel'atomedebrome?Lebrome estaudessusde idanslaclass ificati on;sa configura tionélectroniquedevalenceest:4s24p5Ledibrom en'existepasà l'étatnaturel.Ilestsynthéti séà parti rdel'oxy dationdesionsbromuresBr-contenusdansl'eaudemerparledichlore.Danslesconditionsnormalesdetempératureetdepression,ledibromeestliquide.11) Dansquelétatphysiquesontledichloreetlediiodedanslesmêmesconditions?
11/16 Ledichloreestungazverdâtreetlediiodeestunsolideviolet,auxrefletsbrillants.12) ProposerleschémadeLewisdelamoléculededibrome.Br2:2x7=1414/2=7doublets:Lebromeexistedansunemultitudedestructuresdifférentes.Parexemple:BrO-,BrF5,PBr3ouBrO4-.13) ProposerunestrcturedeLewispources4espèces.EspèceNombred'é-devalenceNombrededoubletsSchémasdeLewisBrO-147BrF54221PBr32613BrO4-3216Composéshalogénésdelacolonne15(N,P,As)NI3estuncomposétrèsinstablemaisquinéanmoinsexisteetpeutêtrepréparéavecd'infiniesprécautionsaulaboratoire.14) ProposerunereprésentationdeLewisdecettemolécule(N:Z=7).
12/16 PBr32613NI3261315) Pourqueller aisonlescompos éshalogénésduphosphore( Z=15)oudel'arsenic(Z=33),situésdanslamêmecolonnequel'azoteN,peuvent-ilsconduireà desédificespossédant5ou6liaisonscovalentesalorsquecesmêmesédificesnepeuventpasêtreobtenusavecl'azote?Nnepossèdepasd'orbitalesatomiques"d»susceptiblesd'accueillirdesélectrons,alorsquePetAsenpossèdent(respectivementlesOA3det4d):PetAssonthypervalents,etpasN.Ilspeuventdoncavoirplusde8électronsautourd'eux.EXERCICE3:LARUEEVERSLENANO-OR/9POINTSL'orapournuméroatomiqueZ=79.L'oradespropriétéstrèsdifférentesdesautresmétauxdelaclassificationpériodique.Parexemple,sacouleurcaractéristique,jaune,ledistinguedesmétauxquil'entourent(Pd,Ag,Cd,Pt,Hg)lesquelsprésententtousunaspectargenté.Deplus,l'orpossèdequelquespropriétésexceptionnelles:• l'élémentorestlemétalleplusélectronégatifdanslaclassificationdePAULINGavecuneélectronégativitéde2,4;• l'orestfacilementréduit;• lesvapeursd'orsontconstituéesdemoléculesdiatomiquesdontl'énergiededissociationestélevée(221kJ.mol-1)etbienplusélevéequecellesdenombreusesmoléculesdiatomiquesnonmétalliques(parexempleI2);L'ensembledesespropriétésfontainsidel'orunmétaluniquedanslaclassificationpériodique.Nousallonsessayerdedéterminerdanscettepartiequelquescausesdeceparticularisme.1) Rappelerlaconfigurationélectroniquedel'atomed'ordanssonétatfondamentalensupposantquel'orvérifielarègledeKlechkowski.
13/16 Sansanomalie,laconfigurationélectroniquefondamentaledel'atomed'orest:1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d9ou,enréordonnantlesélectronsparcouche:1s22s22p63s23p63d104s24p64d104d145s25p65d96s22) Enfa it,l'orprésenteune anomalie:pr oposerlaconfigurationélec troniquel aplusprobable,enjustifiantbrièvementvotreréponse.Lasou s-couche5dseraco mplèteav ecunélectronde plusdoncl'anomaliees tcertainementledéplacementd'unélectrondelasous-couche6sverslasous-couche5d,alorspleine,cequieststabilisant.Configurationréelle:1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d10ou,enréordonnantlesélectronsparcouche:1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s13) Quelleestainsilaconfigurationélectroniquedel'étatfondamentaldel'ionAu+?Configurationdel'ionAu+(attendue):1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d10Configurationdel'anionAu-(quipeutexister,cequiestrarechezlesmétaux):1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s24) Citerdeuxélémen tsquiontun eélectronégativitétrèsproc hedecell edel'or, dontl'électronégativitéestanormalementélevéepourunmétal.Citonsl'hydrogèneH:χP(H)=2,20CitonslecarboneC:χP(C)=2,55Dufaitde sesprop riétéséle ctroniques, optiquesetchimiquesparticulièr es,lesnanoparticulesd'orconstituentunsujetderecherchecontemporaintrèsactif.Enfait,les
14/16 nanoparticulesd'orsontutiliséesdepuisl'Antiquitécomm ecolorantduverreoudecéramiques(cf.parexemplelepourpredeCassius).Unedesconséquencesdelapetitetailledecesparticulesd'orestqueleurcouleurvarieavecleurtaille.Nousallonsdanscequisuitnousintéresserà uneautrepropriétéquiestfonctiondeceparamètre:l'activitécatalytiquedel'or.Rôle des nanoparticules d'or dans les pots catalytiques L'or, qui est le métal le plus noble, a longtemps été considéré comme catalytiquement inactif. C'est en 1987 que le groupe du Dr. Haruta découvre les propriétés catalytiques tout à fait remarquables de l'or dans la réaction d'oxydation de CO (CO + ½O2 → CO2) à basse température, entre 25 et 70°C, réaction qu'aucun autre métal n'était capable de catalyser à de telles températures. La clé de cette découverte fut la capacit é de ce groupe à prépar er des nanopart icules d'or, supportées sur des oxydes réductibles ( TiO2, Fe 2O3), grâce à la mise au point de méthod es de préparatio n (co-précipitation et dépôt-précipitation) autres que les méthodes classi ques d'imprégnation util isées jusqu'alors. [...]. Les nanoparticules d'or permettent également la réduction des NOx en diazote. 5) EcrirelaconfigurationélectroniquefondamentaledeC(Z=6)etO(Z=8).C:1s22s22p2O:1s22s22p46) ProposerleschémadeLewisdeCOetceluideCO2enrespectantlarègledel'octet.EspèceNombred'é-devalenceNombrededoubletsSchémasdeLewisCO105CO2168NOx désigne des oxydes d'azote, comme NO ou NO2. 7) ProposerunschémadeLewispourlamoléculeNO2.Commentappelle-t-onuneespècetellequeNO2?Quelleestsapropriétémagnétique?EspèceNombred'é-devalenceNombrededoubletsSchémasdeLewisNO2178doubletset1électronIlfautsurtouts'assurerqu'aucunatomenesoitentourédeplusde8électrons
15/16 D'une manière générale, l'efficacité des nanoparticules en catalyse provient en partie de leur très grande surfac e utile par rapport à leur volume. Par ailleurs, les nanopar ticules d'or sont économiquement plus intéressantes que le platine qui coûte très cher et qui est moins abondant. Document 1 : L'or en catalyse : influence de la température, du support et de la quantité et de la taille des clusters Un cluster d'or est une nanoparticule d'or. Document 1 : L'or en catalyse : influence de la température, et du support www.theses.ulaval.ca/2008/25081/25081.pdf Le taux de conversion correspond au pourcentage de réactif consommé par une transformation chimique. Document 2 : L'or en catalyse : influence de la quantité et de la taille des clusters L'oxydation de CO n'a pas lieu sur or massif, par contre si l'or est dispersé sur un support sous forme de nanoparticules, une activité extraordinaire a été observée. Valden et ses collaborateurs ont étudié la cinétique de l'oxydation du CO à basse température sur des clusters d'or de différentes tailles supportés sur titane en couches minces. Ils ont observé une dépendance forte du TOF et de l'énergie d'activation avec la taille des clusters d'or.
16/16 8) D'aprèscesdeuxdocuments,quellessontlesconditionspouravoirdesnanoparticulesayantlameilleureactivitécatalytique?Ilsembleraitquelesconditionsoptimalessoient:2,4%de Audépos ésurTiO2pouravoir unebonneactivitécata lytiq ueà basse températureDesclustersd'unetaillevoisinede3,5nmpouravoirunTOFmaximal.Findel'énoncéTOF=TurnOverFrequency:nombredemoléculesconvertiesparunitédetempsetparsiteactif
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