REGLES DE REMPLISSAGE (2016-2017) a- Règle de
REGLES DE REMPLISSAGE. (2016-2017) a- Règle de KLECHKOWSKI : - L'ordre croissant des sous niveaux d'énergie est celui de ( n + l ) croissant. - Lorsque deux
Règles de remplissage pour les atomes polyélectroniques
La règle de Klechkowski indique le classement énergétique des différentes sous-couches Cette approche simple par les nombres quantiques souffre néanmoins d ...
RÈGLE DE KLECHKOWSKI ET LANOMALIE DU CUIVRE
règle simple du style meilleure stabilité d'une orbitale semi-remplie n'est vraie. Il n'y a qu'une règle ad hoc locale uniquement utile pour la mémoire. 7 ...
Architecture de la matière
Définition. 16. 2. Règles et principes à respecter. 16 a. Le principe d'exclusion de Pauli (1925). 16 b. La règle (empirique) de Klechkowski. 17 c. La règle de
Diapositive 1
Si la règle de Klechkowski n'est pas respectée on obtient aussi un état simple) on note autour du symbole de l'élément chimique les électrons de valence ...
wikipedia : tableau périodique des éléments
Règle de Klechkowski : Sous-couche 1s 1 case quantique → 2 électrons. → 2 éléments sur la 1re période. Sous-couche (*) Exceptions à la règle de Klechkowski.
remplissage des électrons
Dans un atome poly-électroniques les électrons remplissent les couches et sous-couches dans l'ordre donné par la règle de Klechkowski (schéma ci-contre) :.
REGLES DE REMPLISSAGES
REGLES DE REMPLISSAGE a- Règle de KLECHKOWSKI : - L'ordre croissant des sous niveaux d'énergie est celui de (n + l) croissant. - Lorsque deux sous niveaux
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5.4 Règle de KLECHKOWSKI centres des deux atomes liés par une liaison simple. • Sur une période : si Z augmente alors ra diminue. • Sur une colonne : si Z ...
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a- Règle de KLECHKOWSKI : - L'ordre croissant des sous niveaux d'énergie est celui de ( n + l ) croissant. - Lorsque deux
Règles de remplissage pour les atomes polyélectroniques
La règle de Klechkowski indique le classement énergétique des différentes sous- Cette approche simple par les nombres quantiques souffre néanmoins d'un ...
La règle de Klechkowski indique le classement énergétique des
Cette approche simple par les nombres quantiques souffre néanmoins d'un certain nombre d'exceptions en particulier parmi les métaux de transition et les
RÈGLE DE KLECHKOWSKI ET LANOMALIE DU CUIVRE
L'ordre de remplissage des orbitales atomiques se fait suivant la règle de Klechkowski : L'ordre est par ordre croissant d'énergie. Quand on arrive au bout d'
Architecture de la matière
Définition d'une orbitale La règle (empirique) de Klechkowski ... Si dans le corps simple
Corrigé
Il faut citer la règle de Klechkowski : « L'énergie des orbitales atomiques est une Le corps simple ... 9) Rappeler la définition de la ductilité.
Cours CH1 Structure des atomes
Niveaux d'énergie rangé par ordre croissant selon la règle de Klechkowski . Utiliser un vocabulaire précis : élément atome
wikipedia : tableau périodique des éléments
Règle de Klechkowski : Sous-couche 1s 1 case quantique ? 2 électrons. ? 2 éléments sur la 1re période. Sous-couche 2s 1 case quantique ? 2 électrons.
Atomistique
29 janv. 2019 Donner la configuration électronique de l'uranium prévue d'après la règle empirique de Klechkowski. Allons-y c'est parti !
Chapitre 3 :Structure électronique des atomes
C) Règle de Klechkowski (empirique). Le remplissage des orbitales se fait suivant les valeurs croissantes de ln+ . A égalité on remplit les orbitales du n
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La règle de Klechkowski indique le classement énergétique des différentes sous-couches électroniques d'un atome D'après cette règle l'énergie desÂ
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Règle de Klechkowski - Wikipédia
La règle de Klechkowski ne s'applique qu'aux atomes électriquement neutres à leur état fondamental : la configuration électronique des ions et des atomesÂ
[PDF] Architecture de la matière - Chimie en PCSI
Définition d'une orbitale La règle (empirique) de Klechkowski Si dans le corps simple les atomes de l'élément chimique sont réunis en moléculesÂ
Exception à la règle de Klechkowski - Les éléments chimiques
Il existe des exceptions à la règle de remplissage des orbitales appelée règle de Klechkowski certains métaux de transition ainsi que certains lanthanidesÂ
Règle de Klechkowski - Physique quantique
La règle de Klechkowski est une méthode empirique qui décrit l'ordre de remplissage des électrons dans les orbitales d'un atome Catégories : Chimie quantique -Â
[PDF] Chapitre 1 - Configuration électronique
Le diagramme de Klechkowski est un moyen mnémotechnique permettant de retrouver l'ordre de remplissage des couches électroniques d'un élément chimique
25- exception de la règle de Klechkowski Configuration électronique
13 jan 2021 · Playlist du cours complet d'atomistique : https://youtube com/playlist?list Durée : 11:19Postée : 13 jan 2021
Comment appliquer la règle de Klechkowski ?
Exceptions. Certains atomes ne respectent pas le principe de Klechkowski, surtout le cuivre, l'argent, l'or le chrome, le molybdène ou encore le palladium. En effet, dans ces atomes, on observe une couche d demi ou remplie, et une couche s dégarnie, tandis qu'elle devrait être totalement remplie.Quels sont les atomes qui font exception à la règle de Klechkowski ?
Pour déterminer la configuration électronique des éléments, on utilise un critère énergétique simple : l'état fondamental (de plus basse énergie) est obtenu en peuplant les orbitales de plus basse énergie. On remplit donc les sous-couches par le bas du spectre énergétique des orbitales.Quelles sont les règles de remplissage des couches électronique ?
La règle de Klechkowski implique donc que les électrons occupent successivement les sous-couches d'un atome dans l'ordre suivant : 1s ? 2s ? 2p ? 3s ? 3p ? 4s ? 3d ? 4p ? 5s ? 4d ? 5p ? 6s ? 4f ? 5d ? 6p ? 7s ? 5f ? 6d ? 7p.
![Corrigé Corrigé](https://pdfprof.com/Listes/17/43539-17ds3_corrige.pdf.pdf.jpg)
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_dbs29.pdfusesText_35
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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