TD chimie 5

Exercice I
1- Donner les divers orbitales atomiques susceptibles de décrire le comportement de l’électron de l’atome d’hydrogène dans un niveau n = 3.
2- Donner aussi le nombre d’orbitales correspondantes.
3- quel est le nombre maximum d’électrons que peut contenir cette couche ?
Exercice II
Donner sous forme de tableau :
1- le nombre de cases quantiques dans la couche n = 4 ?
2- les valeurs des nombres quantiques caractérisant les états : 2s, 3d, 4f et 5p.
Exercice III
1- On considère une particule de masse m se déplaçant avec une vitesse v constante
sur une droite x’ox. Supposons que l’onde associée soit de la forme :
Ψ(x,t) = A cos (2 π x / λ) cos (2 π v t)
Montrer en faisant l’hypothèse de Louis De Broglie, que l’onde associée vérifie l’équation de Schrödinger.
2- Généraliser cette équation aux trois dimensions de l’espace. Préciser sa forme
simplifiée.
Exercice IV
Déterminer les fonctions d’ondes et les valeurs de l’énergie totales d’une particule de masse m se déplaçant librement sur un segment de droite de longueur l (puit potentiel unidimensionnel).
On posera : Ep = 0 pour 0 ≤ x ≤ l
Ep = ∞ pour x < l et x > l
Exercice V
Donner la configuration électronique des atomes ou ions suivants dans leur état fondamental et représenter les électrons dans les cases de la dernière période.
N (Z=7), O (Z=8), O2- (Z=?), Cl (Z=17), Na+ (Z=?), Na (Z=11), Cr (Z=24), Hf (Z=72).
Exercice VI
1- En utilisant la règle de Klechkowsky, classer les sous-couches suivantes par ordre d’énergie croissante : 6s, 3s, 3d, 2s, 3p, 4s, 4f, 2p, 5s, 4d, 6p et 7s.
2- En utilisant les règles de Slater (Effet Ecran), calculer le numéro atomique effectif pour chaque électron de l’atome d’azote (7N) à l’état fondamental.
3- Calculer l’énergie de l’atome
4- Déterminer l’énergie de la première ionisation de l’atome.
Données : les coefficients d’écran sont donnés en annexe.