Midterm 2

Chimie générale 1

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Considérez la formation d'oxyde de magnésium gazeux à partir de magnésium gazeux et d'oxygène élémentaires.


1) Écrivez l'équation chimique de cette réaction.

2) Déterminez le changement global d'énergie pour la formation d'oxyde de magnésium gazeux.

3) Cette formation libère-t-elle ou absorbe-t-elle de l'énergie ? Expliquez.

4) Nécessiterait-il plus d'énergie pour faire fondre CO (s) ou MgO (s) ? Expliquez.


Données :

I1 (Mg) = 1,23 aJ

I2 (Mg) = 2,41 aJ

EA1 (O) = -0,234 aJ

EA2 (O) = 1,30 aJ

k = 231 aJ.pm

rMg2+ = 72 pm

rO2- = 140 pm

 

1) Mg (g) + O (g) → MgO (g)


2)

Première étape :

Mg (g) → Mg+ (g) + 1 e-

Mg+ (g) → Mg2+ (g) + 1 e-

Énergie = I1 + I2 = 1,23 + 2,41 = 3,64 aJ


Deuxième étape :

O (g) + 1 e- → O- (g)

O- (g) + 1 e- → O2- (g)

Énergie = EA1 + EA2 = 1,07 aJ

Troisième étape :

Mg2+ (g) + O2- (g) → MgO (g)

Énergie = Ecoulomb = 231 x (+2)-2212 = -4,36 aJ

 

Énergie de réaction : E = 3,64 + 1,07 - 4,36 = 0,35 aJ


 

3) E > 0 → absorbe l'énergie

 

4) CO(s) → liaison covalente

MgO (s) → liaison ionique

un composé ionique a un point de fusion plus élevé qu'un composé covalent.

1) Dessinez les spectres photoélectroniques complets pour le béryllium.

2) Quelle est la différence entre les spectres photoélectroniques du béryllium et ceux de l'ion Be2+ ?

3) Le rayon d'un atome neutre d'hélium est-il plus petit ou plus grand que le rayon de l'ion Be2+ ? Expliquez.

1) Be: Z = 4 → 1s22s2 → 2 sous-couches : 1s et 2s → 2 pics sur les spectres photoélectroniques complets.

1s = orbitale centrale; 2s = orbitale de valence :

Les orbitales centrales ont des énergies de liaison plus élevées que les orbitales de valence → 1s est à gauche, 2s est à droite.

Les deux orbitales ont 2 électrons → hauteur identique
 

 


2) Be2+ : 1s2 → seulement un pic sur les spectres photoélectroniques complets.

Plus de pic autour de 4 MJ.mol-1

 

3) Be: Z = 4 → 4 protons

He: Z = 2 → 2 protons

Be a une charge nucléaire plus forte → les électrons de Be2+ sont plus proches du noyau que ceux de He

→ rayon de Be2+ < rayon de He

Quelle est la vitesse d'un électron qui a une longueur d'onde de De Broglie de 271,2 pm ?


Données :

mélectron = 9,109 x 10-25 mg

h = 6,626 x 10-34 kg.m2.s-1

λ = hmv

v = hλm

v = 6.626 × 10-34271.2 × 10-129.109 × 10-31 = 2.682 x 106 m.s-1

1) La plus longue longueur d'onde de la lumière qui cause l'éjection d'électrons de la surface d'une plaque de cuivre est de 253 nm. Quelle est la fréquence seuil de la plaque de cuivre sachant que mélectron = 9,109 x 10-25 mg ?


2) Si de la lumière avec une longueur d'onde de 260 nm frappe la plaque de cuivre, des électrons seront-ils éjectés des atomes de cuivre ? Expliquez.

1) c = λν → ν0 = cλ0 → ν0 = 3.00 × 108253 × 10-9 = 1.19 x 1015 s-1


2) ν = cλ → ν = 3.00 × 108260 × 10-9 = 1.15 x 1015 s-1

ν < ν0 → les électrons ne seront pas éjectés des atomes de cuivre.

Le molybdène (Z = 42) a plusieurs états d'oxydation.

1) Écrivez la configuration électronique de Mo sachant qu'il a des orbitales de valence à demi-remplies.

2) Donnez un ensemble de nombres quantiques pour un électron de la couche externe de Mo.

3) Les états d'oxydation les plus stables de Mo sont +4 et +6. Donnez les ions correspondants et leur configuration électronique

1) Mo : Z = 42 → 1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d5


2) couche externe de Mo → n = 5 → 5s

5s : n = 5, l = 0, ml = 0, ms = + ou - 1/2


3) +4 → Mo4+ → 1s22s22p63s23p64s23d104p64d2

+6 → Mo6+ → 1s22s22p63s23p64s23d104p6