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Chapitre2:Atomistique PCSI3

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DOCUMENTDECOURSCHAPITRE2:ATOMISTIQUEDOCUMENT1:CARACTERISTIQUESDEL’ATOMEETDESESCONSTITUANTS

Rayon Masse Charge

Atome ≈10-10m ≈Axmn neutre

Noyau ≈10-14m =Axmn chargépositivement(+Ze)

Nombre

Nucléon

s(A) Neutrons A–Z ≈10-15m mn≈10-27kg neutre

Protons Z ≈10-15m mn≈10-27kg e=+1,6.10-19C

Electrons Z ≈10-15m me≈10-31kg -e=-1,6.10-19C

Rappel 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15

préfixe milli micro nano pico femto

DOCUMENT2:ISOTOPESA)ABONDANCESISOTOPIQUESDEQUELQUESELEMENTS

B)DIAGRAMMEDESEGRE:ISOTOPESSTABLES,ISOTOPESRADIOACTIFS

Elément Numéroatomique

Isotope Abondancenaturelle

Commentaire

Hydrogène 11H 99,99% 2H 0,01% Appelédeutérium(parfoisnotéD)

Carbone 6

12C 98,9% 13C 1,1% UtilepourlaRMNducarbone14C Traces Radioactif.Utilisépourladatationdelamatièreorganique.

Oxygène 8

16O 99.76% 17O 0.038% UtilisableenRMN18O 0.20% Utiliséenimageriemédicale.

Uranium 92

234U 0,0056% Radioactif.235U 0,720% Radioactif.Utilisédanslesréacteursnucléaires.Onaugmentesa

proportiondansl’uraniumenrichi.238U 99,2745% Radioactif.

=A-Z


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DOCUMENT3:LALUMIERE(RAPPELSDETS)Ilexistedeuxdescriptionscomplémentairesdurayonnementlumineux.

LEMODELEONDULATOIRE:Lalumièreestdécriteparuneondeélectromagnétiqueprogressivepériodiquecaractériséepar:

• Sacélérité(c=3,00.108m.s-1danslevide)• Safréquenceν(enHz)• Salongueurd’ondeλ(enm)

Cestroisvaleurssontliéesparlaformule:

𝜆 =𝑐𝜈

Selon sa longueur d’onde, un rayonnement peut appartenir à différents domaines du spectre électromagnétique(dontlalumièrevisibleneconstituequ’uneinfimepartie):

LEMODELECORPUSCULAIRE:Un rayonnement de fréquence ν est composé de photons, particules demasse nulle et d’énergie donnée par laformule:

𝐸&'()(* = ℎ𝜈 = ℎ𝑐𝜆𝑎𝑣𝑒𝑐

𝐸&'()(*𝑙1é𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑑𝑢𝑝ℎ𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑛𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒ℎ = 6,62. 10CDE𝐽. 𝑠𝑙𝑎𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑑𝑒𝑃𝑙𝑎𝑛𝑐𝑘

𝜈𝑙𝑎𝑓𝑟é𝑞𝑢𝑒𝑛𝑐𝑒𝑒𝑛𝐻𝑧𝑐 = 3,00. 10N𝑚. 𝑠CP𝑐é𝑙é𝑟𝑖𝑡é𝑑𝑒𝑙𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖è𝑟𝑒

𝜆𝑙𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔𝑒𝑢𝑟𝑑1𝑜𝑛𝑑𝑒𝑒𝑛𝑚

Pluslafréquenceestgrande,pluslalongueurd’ondeestfaibleetplusl’énergiedurayonnementestgrande.

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DOCUMENT4:SPECTRESATOMIQUESL’ensemble des longueurs d’onde, ou fréquences, qu’un atome peutémettre après excitation forme son spectred’émission.L’ensembledeslongueursd’onde,oufréquences,qu’unatomepeutabsorberlorsqu’ilestsoumisàunrayonnementformesonspectred’absorption.

Le spectre d’émission est un spectre de raies: seulescertaineslongueursd’ondesontémises.

Le spectred’absorptionest un spectrede raies: seulescertaines longueursd’ondesontabsorbées.Onobservealors des raies noires, correspondants aux longueursd’ondes absorbées, sur le spectre de la lumière qui atraverséel’échantillon.

DOCUMENT5:NOMBRESQUANTIQUESETNOMENCLATUREDESORBITALESATOMIQUES(OA)ACONNAITRE

Nombrequantiqueprincipaln

Nombrequantiquesecondairel

Nombrequantiquemagnétiqueml

nombreentierstrictementpositif(1,2,3…)

nombreentiertelque:0≤l≤n-1

doncnvaleursdel possiblespourchaquevaleurden

pourchaquevaleurdel ,mlestunentierrelatiftelque:

-l ≤ ml ≤ + l

donc(2l+1)valeursdemlpossiblespourchaquevaleurdel

ndésignelacoucheàlaquelleappartient

l’orbitale

ldésignelasous-coucheàlaquelleappartientl’orbitale mlcaractérisel’orientationde

l’orbitalencaractériselatailledel’orbitale:l’électrond’autantplusloindu

noyauquenestgrand

lcaractériselaformedel’orbitale

Ladonnéede(n,l,ml)définituneorbitaleatomiqueψn,l,ml.

Obtentiond’unspectred’absorption Obtentiond’unspectred’émissionOnfaitpasserdelalumièreàtraversunéchantillonetondécomposelalumièreensortied’échantillonàl’aided’un

prismeoud’unréseau.

Onexciteunéchantillon(parexemplegrâceàunedéchargeélectrique)etondécomposelalumièreémise

lorsdeladésexcitation.


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NomenclaturedesOA:

Chaquevaleurdelestassociéeàunelettredel’alphabet:

valeurdel 0 1 2 3 4

lettre s p d f g

…puisonsuitl’alphabet(l=5àh…)

Nomd’uneorbitaleatomique:nombrequantiqueprincipaln+lettrecorrespondantàlavaleurdel(lavaleurdeml

peutfigurerenindicemaisestleplussouventomise).Voirexemplesdanslecours.

DOCUMENT6:ENERGIEDESOAPOURL’ATOMED’HYDROGENE

a) Diagrammeénergétique

n=4...

K

L

M


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b) Lienaveclespectred’émissiondel’hydrogène(voirTD)

DOCUMENT7:ENERGIEDESOAPOURLESATOMESPOLYELECTRONIQUES

DOCUMENT8:TROISREGLESDEREMPLISSAGEELECTRONIQUEACONNAITRE

a) Principed’exclusiondePauli

Deuxélectronsd’unmêmeatomenepeuventpasêtredécritparlemêmequadrupletdenombresquantiques(n,l,ml,ms).

b) RègledeKlechkowski

Danslaconfigurationélectroniquefondamentale,lesorbitalessontrempliesparvaleursde(n+ l)croissantesetpourunemêmevaleurde(n+ l),parvaleursdencroissantes.

CetordrederemplissagecorrespondenvironàunremplissagedesOAparénergiecroissante.

c) RègledeHund

Pourlasous-coucheencoursderemplissage,laconfigurationdeplusbasseénergieestobtenuelorsquelesélectronsoccupentleplusd’OAavecdesspinsparallèles(mêmevaleurdems).


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DOCUMENT9:PROPRIETESMAGNETIQUESDESATOMESS’il possède au moins un électron non apparié (dit célibataire), l’atome est dit paramagnétique. Les composésparamagnétiquessontfortementinfluencésparunchampmagnétiqueextérieur.Exemple: L’espèce contenuedans le tube est paramagnétique, elle est attirée vers l’entrefer de l’aimant (là où lechampmagnétiqueestleplusfort.

Si tous les électrons sont appariés (toutes les sous-couches sont complètes), l’atome est ditdiamagnétique. Lescomposésdiamagnétiquessontpeusensiblesàl’applicationd’unchampmagnétiqueextérieur.Exemple: L’espèce contenue dans le tube est diamagnétique, il n’y a pas d’attraction vers l’aimant, même si onrapprochecelui-cidutube(letubeestenfaitlégèrementrepoussé,maisl’effetestfaible).

DOCUMENT10:ELECTRONSDECŒURETELECTRONSDEVALENCE

Lesélectronsdevalencesontceuxquioccupentlescouchesdeplusgrandnetlessous-couchesencoursderemplissage.

Cesontlesélectronslesplushautsenénergiedonclesplusaccessibles.Cesontceuxquipermettrontlaformationdeliaisonschimiquesetceuxquiserontmisenjeudanslesréactionschimiques.Lespropriétéschimiquesdel’atomesontdictéesparlesélectronsdevalence.

Lesélectronsdecœursontquioccupenttouteslesautresorbitalesatomiques.

Cesontdesélectronsbasenénergie,difficilementaccessibles.

L’explicationenvidéo:

https://www.youtube.com/watch?v=u36QpPvEh2c

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