Exercice 1 Examen 2007 1 En utilisant le

Exercice 1 (Examen 2007) 1 - En utilisant le tableau périodique, déduire la structure électronique de la couche de valence des éléments : 15 P, 35 Br et 53 I. 2 - Quels sont les ions isoélectroniques de l’argon 18 Ar (c’est-à-dire ayant le même nombre d’électrons) provenant les éléments des colonnes 1, 2, 3, 16 et 17 du tableau périodique de la classification ? 3 - Pourquoi les halogènes présentent la plus grande affinité électronique du tableau périodique ?

nsx (1 x 2) Bloc s ns 2 npx (1 x 6) Bloc p ns 2(n-1)dx (1 x 10) Bloc d Bloc f (ns 2(n-2)fx (1 x 14) 2

3

1)structure électronique de la couche de valence des éléments: 15 P : CV: 3 s 23 p 3 35 Br : CV: 4 s 24 p 5 53 I : CV: 5 s 25 p 5

IONS LES PLUS STABLES DES ELEMENTS 1 2 13 s 1 s 2 p 1 14 p 2 15 p 3 s et p 16 p 4 17 18 p 5 p 6 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra X+ N° Colonne X 2+ X 3+ X 4+ X 3 - X 2 - XX 4 - Attention aux pièges : les métaux donnent des cations et pas des anions. Les semi-métaux peuvent donner des anions et des cations (Sb 5 par exemple)

2) Ions isoélectroniques de l’argon 18 Ar (c’est-à-dire ayant le même nombre d’électrons) provenant les éléments des colonnes 1, 2, 3, 16 et 17 du tableau périodique de la classification ? 23 p 6 : Ar: 3 s 18 . Colonne 1: K+ Colonne 2: Ca 2+ Colonne 3 : Sc 3+ Colonne 16 : S 2 Colonne 17 : Cl

3) Affinité électronique des halogènes: Les halogènes présentent la plus grande affinité électronique parce qu’avec leur structure électronique en ns 2 np 5, un électron supplémentaire sera fortement retenu. Ils réalisent ainsi la structure électronique stable d’un gaz rare. ns 2 np 5

8

Exercice 2 (Examen 2000) Le calcium est le 3ème élément de la famille des alcalino-terreux. En déduire en justifiant votre réponse : -Son numéro atomique -Sa configuration électronique -La configuration électronique de l’ion calcium le plus stable. -Numéro atomique du Calcium: - 3ème élément de la famille des alcalino – terreux donc : CV : ns 2 : 4 s 2 Donc 4ème période et deuxième colonne: Z=20 Sa configuration électronique 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 2 - La configuration électronique de l’ion calcium le plus stable Ca 2+ est 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 0 Cette stabilité est due au fait que cette configuration électronique est celle du gaz rare Ar.

Exercice 3 1 - Situer les halogènes dans la classification périodique et donner leur structure électronique externe. 2 - Donner la définition de l’électronégativité selon Pauling. 3 - Calculer l’électronégativité du chlore dans l’échelle de Pauling. Données : Δdis. H 0(Cl 2) = 242. 58 k. J mol-1, Δdis. H 0(I 2) = 152. 55 k. J mol-1, Δdis. H 0(ICl) = 211. 3 k. J mol-1 et χI = 2, 66.

1 - Les halogènes se trouvent dans la colonne 17 (ou groupe VIIA) du tableau périodique de la classification. La structure électronique de leur couche externe est : ns 2 np 5. 2 -Selon Pauling, pour deux atomes liés A et B, d’électronégativités respectives Lorsque les énergies sont exprimées en kj/mole, la différence d’électronégativité est :

P Cl - P I = 0, 44 PCl = 3, 1 P P Cl - 2, 66= 0, 44 Cl = 0, 44 + 2, 66

X Sens d’augmentation de X dans la classification

Exercice 4 (Examen Janvier 2014) A. a) Ecrire les configurations électroniques des atomes suivants : 5 B, 13 Al, 31 Ga, 14 Si, 17 Cl. Soulignez les couches de valence et les représenter par des cases quantiques. b) Parmi ces éléments ; quels sont ceux qui appartiennent à la même période et ceux qui appartiennent à la même colonne ? c) Classer par ordre croissant les rayons atomiques et le potentiel d’ionisations de ces éléments. B Un élément A du tableau périodique appartient au bloc d et possédant deux électrons célibataires, en plus cet élément se trouve sur la cinquième période. 1 - Donner les configurations électroniques possibles de la couche de valence. 2 - Sachant que cet élément n’appartient pas a la famille des triades (colonnes 8, 9, 10), quelle est alors sa configuration électronique et son numéro atomique.

nsx (1 x 2) Bloc s ns 2 npx (1 x 6) Bloc p ns 2(n-1)dx (1 x 10) Bloc d Bloc f (ns 2(n-2)fx (1 x 14) 15

Solution : a) Configuration: 22 s 22 p 1 B: 1 s 5 22 s 22 p 63 s 23 p 1 Al: 1 s 13 22 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 p 1 Ga: 1 s 31 14 Si: 1 s 22 p 63 s 23 p 2 22 s 22 p 63 s 23 p 5 Cl: 1 s 17 CV: 4 s 24 p 1

Les éléments qui appartiennent à la même période: 22 s 22 p 63 s 23 p 1 Al: 1 s 13 22 s 22 p 63 s 23 p 2 Si: 1 s 14 Période n=3 22 s 22 p 63 s 23 p 5 Cl: 1 s 17 Les éléments qui appartiennent à la même colonne: 22 s 22 p 1 B: 1 s 5 22 s 22 p 63 s 23 p 1 Al: 1 s 13 22 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 p 1 Ga: 1 s 31 CV: 4 s 24 p 1 Colonne 13

C) Classement par ordre croissant des rayons atomiques Sur une colonne: si Z augmente alors r augmente R Sens d ’augmentation de R dans la classification r. B<r. Al<r. Ga Sur une période: si Z augmente alors r diminue r. Cl<r. Si<r. Al

C) Classement par ordre croissant des potentiels d’ionisation: Sur une colonne: si Z augmente alors E. I diminue E. I 1 Sens d’augmentation de E. I 1 dans la classification E. IGa<E. IAl<E. IB Sur une période: si Z augmente alors E. I augmente E. IAl<E. ISi<E. ICl En fait, E. I 1 varie en sens inverse du rayon atomique.

B. Un élément A du tableau périodique appartient au bloc d et possédant deux électrons célibataires, en plus cet élément se trouve sur la cinquième période. 1 - Les configurations électroniques possibles de la couche de valence. Si A appartient au bloc d: Donc sa couche de valence est : CV : ns 2(n-1)dx 1 x 10 Si A se trouve sur la cinquième période: donc n=5 Donc CV : 5 s 24 dx A possède 2 électrons célibataires donc les configurations possible sont : 5 s 24 d 2 ou 5 s 24 d 8

2) La famille des triades (colonnes 8, 9, 10), Les éléments du bloc d appartenant à la famille des triades ont les couches de valences suivantes ns 2(n-1)d 6 ns 2(n-1)d 7 ns 2(n-1)d 8 A n’appartient pas a la famille des triades donc la couche de valence de A est la suivante : 5 s 24 d 2 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 p 65 s 24 d 2 Z=40

Exercice 5 (Examen Rattrapage 2013) 1 - Déterminer la configuration électronique, le numéro atomique et le nombre d’électrons célibataires d’un atome X qui possède sept électrons 3 d a l’état fondamental. 2 - donner la configuration électronique, préciser la couche de valence et présenter cette dernière par les cases quantiques pour les atomes : l’oxygène 8 O et le sélénium 34 Se. Expliquer pourquoi l’oxygène est divalent alors que 34 Se a plusieurs valences.

1) L’atome noté X a la configuration électronique suivante : 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 7 C’est un élément de la première série des métaux de transition Numéro atomique Z= 27 (Cobalt) et le nombre d’électron célibataire est égale à 3.

2) 8 O, 1 s 22 p 4 CV: 2 s 22 p 4 22 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 p 4 Se, 1 s 34 CV: 4 s 24 p 4 L’existence de la sous couche 4 d vide dans le cas sélénium permet l’excitation de l’électron de 4 p vers 4 d et 4 s vers 4 d on obtient alors

Ces excitations sont impossibles dans le cas de l’oxygène en raison de l’absence de la sous couche d pour le niveau électronique n=2.

Exercice 6 (Examen Rattrapage 2015) Soit X un élément chimique correspondant au 4ème chalcogène. 1 - Donner sa configuration électronique et son numéro atomique Z? 2 - Quels sont ses ions les plus stables? Justifier votre réponse. Solution I- 1 -La structure électronique de la couche de valence des chalcogènes est ns 2 np 4. Le quatrième chalcogène correspond à la période n=5 Donc la couche de valence de X est 5 s 25 p 4. La configuration électronique de X est : 1 s 2 2 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 p 65 s 24 d 105 p 4 Z=52

2 -Les ions les plus stables sont X- et X 2 X est un élément très électronégatif qui aura tendance à gagner facilement 1 ou 2 électrons, en gagnant deux électrons on obtient qui a la même configuration électronique du gaz rare (CV : 5 s 25 p 6)