Chimie minérale et atomistique

Résumé du document

Il s'agit d'un TP de chimie minérale et d'atomistique.
Ce document particulièrement clair, exhaustif et structuré fait huit pages.

Plan :
Question 1 : Soit l'élément Mg (Z = 12) Quel est le nom de cet élément ?
Question 2 : Écrivez la configuration électronique atomique de cet élément à l'état fondamental
Question 3 : Pour Mg, indiquez quelles sont les orbitales atomiques (O.A.) de coeur ?
Question 4 : Du point de vue de la réactivité chimique quelle est la différence entre les électrons des orbitales de coeur et ceux des orbitales de valence ?
Question 5 :
a) Dans la couche n = 3 de l'atome de Mg, combien y-a-t-il d'orbitales atomiques différentes ?
b) Donnez le jeu de nombres quantiques orbitaux de chacune de ces O.A.. Regroupez ensembles les O.A. dégénérées.
c) Indiquez le jeu complet de nombres quantiques de chacun des électrons contenus dans cette couche pour un atome de Mg à l'état fondamental.
Question 6 : Quelle est la symétrie d'une OA de type ns? Justifiez votre réponse ?
Question 7 : Donnez la définition d'une surface nodale.
Question 8 : Quelle est le nombre de surfaces nodales que l'on observe dans une orbitale atomique de type ns ?
Question 9 : On donne la fonction d'onde de l'O.A. hydrogénoïde 3s du Mg
a) Que représente le chiffre 12 ?
b) Calculez les valeurs de r/a0 pour lesquelles il y a une sphère nodale.
Question 10 : Calculez l'énergie de première ionisation de l'atome de Mg.
Question 11 : On donne les niveaux d'énergie atomique pour Mg
a) Sachant que dans le magnésium la différence d'énergie entre les niveaux 3s et 3p est inférieure à 5 eV, tracez le diagramme d'énergie de la molécule hypothétique MgH.
b) Ecrivez les configurations électroniques moléculaires de MgH et MgH+ et précisez la nature de leur magnétisme respectif.
c) Calculez les ordres de liaison sachant que dans l'OM s2 le caractère antiliant est prépondérant. Laquelle de ces deux espèces est la plus stable ?
d) Comment varie la longueur de la liaison de MgH quand on arrache un électron pour former l'ion moléculaire MgH+.
e) Représentez schématiquement la forme de toutes les orbitales moléculaires.

Extraits

[...] E(3s,3p)2 1s2 2s2 2p6 3s1 EMg+ = 2.E(1s)2 + 8. E(2s,2p)8 + 1. E(3s,3p)1 EI = EMg+ - EMg = 2.E(1s)2 + 8. E(2s,2p)8 + 1. E(3s,3p)1 - 2.E(1s)2 + 8. E(2s,2p)8 + 2. E(3s,3p)2 = 1. E(3s,3p)1 - 2. [...]

[...] Regroupez ensembles les O.A. dégénérées. Réponse : 3s: n = l = ml = 0 ; une seule O.A. dégénérée 3p1: n = l = ml = 3p0: n = l = ml = 0 ; 3p-1 : n = 3 l = 1 ml = trois O.A. dégénérées; 3d2: n = l = ml = 2 ; 3d1: n = l = ml = 1 ; 3d0: n = l = ml = 0 ; 3d-1: n = 3 l = ml = 3d-2: n = 3 l = ml = cinq O.A. [...]

[...] Chimie minérale et atomistique Atomistique Question 1 : Soit l'élément Mg = 12) Quel est le nom de cet élément? Réponse : Le magnésium Question 2 : Écrivez la configuration électronique atomique de cet élément à l'état fondamental Réponse : 1s2 2s2 2p6 3s2 ou 3s2 Question 3 : Pour Mg, indiquez quelles sont les orbitales atomiques (O.A.) de cœur ? Quelles sont les O.A. de valence? Réponse : 1s2 2s2 2p6 : OA de Cœur, 3s2 OA de valence Question 4 : Du point de vue de la réactivité chimique quelle est la différence entre les électrons des orbitales de cœur et ceux des orbitales de valence? [...]

[...] Réponse : Une OA de type ns est de symétrie sphérique car la fonction d'onde ne dépend que de la variable r. La partie angulaire est réduite à une constante. Question 7 : Donnez la définition d'une surface nodale. Réponse : une surface nodale est une surface sur laquelle la fonction d'onde s'annule en changeant de signe Question 8 : Quelle est le nombre de surfaces nodales que l'on observe dans une orbitale atomique de type ns ? Réponse : Une O.A. de type ns possède surfaces nodales. [...]

[...] Quand on passe de MgH à MgH la molécule devient plus stable et donc la longueur de la liaison Mg-H se raccourcie. Représentez schématiquement la forme de toutes les orbitales moléculaires. Mg H o1 z o2 z z o3 x Mg z Mg z 7 * la représentation correcte des recouvrements dans s1. * la représentation correcte des recouvrements dans s2. * la représentation correcte des recouvrements dans s3. * la représentation correcte de chacune des deux OM p. [...]