[PDF] Exercices : écritures de configurations électroniques

Chapitre 1 PCSI lycée J .Dautet D.L Page 1 sur 6 Chapitre 1 Exercices : écritures de configurations électroniques Exercice 1 : l'atome de nickel Lenickelfutdécouverten1751parA.F.Cransted.Ethymologiquement:vientdusuèdoiskopparnickel,fauxcuivre.Onproposedifférentesconfigurationsélectroniquespourl'atomedenickel(Z=28).a) 1s22s22p63s23p63d104s0b) 1s22s22p63s23p83d64s2c) 1s22s22p63s23p63d84s2d) 1s22s22p63s23p63d64s24p2Parmicesconfigurations,1) Laquellenerespectepasleprinciped'exclusiondePauli?2) Quelleestcellequireprésentel'atomedenickeldanssonétatfondamental?Préciseralors,sinécessaire,lenombred'électronscélibataires.3) Quelleestcellequinecomporteaucunélectroncélibataire?

Chapitre 1 PCSI lycée J .Dautet D.L Page 2 sur 6 Exercice 2 : les isotopes du nickel Déjàrencontrédanslepremierexercice,l'élémentnickel,desymboleNi,apournuméroatomiqueZ=28.Ilexistecinqisotopesconnusdunickel,dontonrassemblelesabondancesnaturellesdansletableausuivant(en%denoyauxrencontrés):Source:webelements1) Donnerlenombredeprotonsetlenombredeneutronsdechaqueisotope.2) Calculerlamassemolairedumélangenatureldunickel.Lerésultatserafourniavecquatrechiffressignificatifs.3)Lecobaltestmono-isotopique.Comparerlesmassesmolairesdunickeletducobaltetleurpositiondanslaclassification. Exercice 3 : à la façon de Breaking Bad... AlamanièredeBreakingBad...Donnerlenomdel'é lémentchi miquecaché dansvotrenom ,puisécrirelaconfigurationélectroniquefondamentaledel'atomenom;Distinguerlesélectronsdevalenceetles électronsdecoeur;Préciserlenombred'électronscélibataires; Exercice 4 : configuration électronique de quelques ions 1) Préciserlaconfigurationélectroniquefondamentaledesionssuivants:a) ionCl-numéroatomiqueduchlore:Z=17b) ionAl3+numéroatomiquedel'aluminium:Z=13

Chapitre 1 PCSI lycée J .Dautet D.L Page 3 sur 6 c) ionFe2+numéroatomiquedufer:Z=26d) ionCo3+numéroatomiqueducobalt:Z=27e) ionNa+etionF-:pouvez-vousjustifierl'appellationd'ions"isoélectroniques»?2) Quelatomeàlamêmeconfigurationquecesdeuxions?3) Quelleestlabonneconfigurationélectroniqueexternedel'ionFe3+?3d4s

Exercice 5 : Les découvertes de Lecoq de Boisbaudran PaulEmile(ditFrançois)LecoqdeBoisbaudranestnéenCharente,àCognacen1838.Ilestmorten1912,àParis.Parspectro scopie,ildécouvrelegalliumen1875(ekaaluminium),les amariumen 1879etledysprosium en1886.En1895,ilévaluelesmassesatomiquesdesgazraresdel'airàdécouvrir(l'argonn'aétédécouvertqu'en1894).

Chapitre 1 PCSI lycée J .Dautet D.L Page 4 sur 6 LegalliumvintdoncoccuperlacasequeluiréservaitlaclassificationdeMendéleïev,sousl'aluminiumdenuméroatomiqueZ=13("ékaaluminium»).Sonsymbole estGaetso nnuméroatomiqueest31.1) Endéduir elaco nfigurationélectroniquefondamentale,le nombred'électrondevalencequ'ilpossède.2) L'indiumestsituésousleg allium.En déduirelepl usrapidementpo ssiblesa configurationélectroniqueàl'étatfondamental.Exercice 6 : Le darmstadtium [Revuedepressedel'IUPAC1août2003]L'élément110adésormaisun nom:l'IUP ACaproposélenom" darmstadtium»,etlesymbole"Ds»,enl'h onneurd ulaboratoiresituéàDarmstadt,ville oùsetro uvelelaboratoirel'ayantobtenu(àpartird'uneréactionentreunatome62Nietunatome208Pb).Bombardementdeplombavecdunickel:20882Pb+6228Ni→269110Ds(0.17ms)+10nL'isotopeforméétait269110Uun.(Uun:désormaisremplacéparlesymboleDs).1) Donnerlesymbolecompletdel'isotope269dudarmstad tium.Que lssontsesnombresdeprotons?den eutrons?d'électrons?2) Précisersaconfigurationéle ctroniq uefondamentaledansl'hypothèseoùiln'yauraitpasd'exc eptionàl arègledeKlechkowsky.Exercice 7 : le tantale, de la mythologie à la " Playstation » LeTantale,symboleTa,futdécouvertparlechimistesuédoisGustavEkeberg(1767-1813)en1802.TantalefutnomméenréférenceàTantalus,ouTantale,demi-dieuetfilsdeZeusdanslamythologiegrecque.En1844,Rosepubliasestravauxprouvantquel'élémentdécouverten1802 étaitunélémentno uveau.Po urmarquer saforteressemblanceavecletantale,cetél émentfutnomm éNiobium,symboleNb,enr éférence àNiobé,fil ledeTantaledanslamythologiegrecque. 1 International Union of Pure and Applied Chemistry : Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée

Chapitre 1 PCSI lycée J .Dautet D.L Page 5 sur 6 Minerairare,letantaleaétédanslesannées2000àl'originedecrisesimportantesdanscertainesrégionsd'Afrique(Congo,Rwanda):letantale(Ta)estmétalproduitentrèsfaiblequantitéquisertprincipalementàfabriquerlescondensateursquel'ontrouvedanstouslespetitsappareilsélectroniquesportables(téléphones,ordinateursportables,PDA,camérasvidéo,PlayStation,...).Silaquantitédetantalecontenuparcondensateurestinfime(<0,02g)etenconstantediminution,toutsejouesurl'effetdemasse(810millionsdetéléphonesportablesfabriquésen2005,930attendusen2006,etplusd'un1milliardpour2007...).Letantaleestl'élémentdenuméroatomiqueZ=73.SonsymbolechimiqueestTa.L'isotopenaturelleplusrépandudutantalepossèdeunnoyauconstituéde73protonset108neutrons.1) Donnerlesymbolechimiquecompletdecetisotopenaturel.2) Indiquerd'aprèslarègledeKlechkowskilaconfigurationélectroniquedutantaleàl'étatatomiquefondamental.3) Détaillerleremplissagedelasous-coucheencoursderemplissage.4) Quelestlenombred'électronsdevalencedel'atomedetantale?5) Combienletantalepossède-t-ild'électrons:a. Denombrequantiquel=2?b. Denombreml=1?6) Letantaleest-ilparamagnétiqueoudiamagnétique?7) Leniobium(symboleNb)estsituéjusteaudessusdeluidanslaclassification(endessousduvanadiumV).Quelleestsaconfigurationélectroniquefondamentaledevalence(onsuppos eraqu'iln'yapasd'irrégul aritéparrapportà larèglede Klechkowski)?Exercice 8 : l'uranium

Chapitre 1 PCSI lycée J .Dautet D.L Page 6 sur 6 Martin Heinrich Klaproth chimisteallemand1erdécembre1743-1erjanvier1817 L'uranium, élément radioactif naturel qui tire son nom de la planète Uranus, fut découvert en All emagne par Marti n Heinrich Klaproth en 1789. Cet élément, assez ré pandu, est notamment présent dans 5 % des minéraux connus et il représente quelques parties par million de la composition de la croûte terrestre. C'est surtout depuis la découverte de la radioactivité à la fin du XIXème siècle puis la maîtrise par l'homme des réactions nucléaires au cours de la première moitié du XXème siècle que l'uranium est devenu un élément stratégique, tant du point de vue économique, politique qu'écologique. La chimie de l'uranium se révèle être l'une des plus riches connues. Laconfigurationélectroniquefondamentaledel'uraniumàl'étatfondamentalest: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f3 6d1 1) Quelleestlarèglederemplissagequenerespectepascetteconfiguration?2) Dansquelblocdelaclassificationsesituel'uranium?3) L'uraniumest-ilunmétalouunnonmétal?4) Unélémentestaudegréd'oxydationxlorsqu'ilsembleavoirperduformellementxélectrons.Expliquerpourquoi l'ontrouvefréquemmentl'uraniu maudegréd'oxydation+VI.5) Lapechblendeestunmineraid'uraniumquicontientdel'oxyded'uranium(+VI)etdel'oxyded'uranium(+IV).Ecrirelaformuledecesoxydes.