struCture éleCtronique des atomes
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15. Calculez l'énergie, la fréquence et la longueur
d'onde du rayonnement émis par l'électron de
l'atome d'hydrogène lorsqu'il passe du niveau 5
au niveau 2.
16. Calculez l'énergie qu'il faut fournir pour extraire
l'électron d'un ion hélium, He
+
, se trouvant dans
son état fondamental.
17.
L'électron d'un atome d'hydrogène occupe le
niveau 5 d'énergie. Déterminez à quel niveau il
doit retomber s'il émet un rayonnement dont la
longueur d'onde est égale à 1,283
× 10
-6
m.
18.
L'électron de l'ion He
+
occupe le niveau 5 d'énergie.
Il émet un rayonnement dont la longueur d'onde
est égale à 108,7 nm. Déterminez le niveau qu'il
doit atteindre pour émettre ce rayonnement.
19.
L'électron d'un atome d'hydrogène se trouve au ni
veau 2 d'énergie ; il absorbe d'abord un photon dont
la longueur d'onde est de 411 nm. Il émet ensuite
un rayonnement dont la longueur d'onde est égale à
2630 nm. Déterminez les transitions électroniques
auxquelles l'électron de cet atome est soumis.
20. Calculez la longueur d'onde du rayonnement
nécessaire pour arracher l'électron de l'ion Li
2+
se trouvant au niveau 2 d'énergie.
21.
Calculez la longueur d'onde du rayonnement
émis lors de chacune des transitions spectrales
suivantes de l'ion Li
2+
.
a) n
= 3 n = 2
c) n
= 2 n = 1
b) n
= 4 n = 2
d) n
= 4 n = 3
22. Calculez la longueur d'onde maximale du
rayonnement nécessaire pour arracher l'électron
d'un atome d'hydrogène qui occupe le niveau 3
d'énergie.
23.
Calculez le nombre de raies spectrales produites
par un groupe d'atomes d'hydrogène dont les
électrons occupent des niveaux d'énergie corres
pondant à n
= 1, 2, 3, 4 et 5, en supposant que
ceuxci atteignent successivement leur niveau
d'énergie le plus bas.
Modèle de la mécanique ondulatoire et
de la mécanique quantique
24. Calculez la longueur d'onde associée à chacune
des espèces suivantes :
a) un électron qui se déplace à une vitesse égale
à 15 % de la vitesse de la lumière (m
e
= 9,11
× 10
-31
kg ; c
= 2,998 × 10
8
m/s) ;
b)
une balle de baseball (m
= 0,150 kg) se dépla
çant à 160 km/h.
25. Calculez la longueur d'onde associée à un
électron dont la vitesse est de 2,2
× 10
8
m·s
1
(m
e
= 9,11
× 10
31
kg).
26.
L'oeil humain serait capable de détecter un
rayonnement dont l'énergie est aussi faible
que 3,12
× 10
18
J pour une longueur d'onde de
510 nm (couleur verte). Calculez le nombre de
photons détectés par cet oeil.
27. La longueur d'onde associée au faisceau d'élec
trons d'un microscope électronique est de
96,0 pm. Calculez la vitesse des électrons de ce
faisceau.
28. Au cours d'éruptions solaires, des protons
sont expulsés dans l'espace à une vitesse de
1,50
× 10
5
m·s
1
. Calculez la longueur d'onde et
la fréquence associée à l'un de ces protons.
29.
Calculez la longueur d'onde associée à une mo
lécule d'hydrogène qui se déplace à une vitesse
de 5400 km·h
1
.
30.
Calculez la vitesse à laquelle doit se déplacer un
électron pour que la longueur d'onde associée à
son déplacement soit égale à la circonférence de
la première orbite de Bohr de l'atome d'hydro
gène.
Nombres quantiques
31. Quelles sont les valeurs possibles pour m
l
lors
que, simultanément, n
= 4 et l = 3 ?
32.
Déterminez le ou les états quantiques possibles
parmi les suivants et justifiez votre choix.
a) n
= 2
l
= 1
m
l
= 0
m
s
= +1/2
b) n
= 3
l
= 3
m
l
= 1
m
s
= -1/2
c) n
= 2
l
= -2
m
l
= 0
m
s
= -1/2
d) n
= 3
l
= 2
m
l
= -3
m
s
= +1/2
e) n
= 6
l
= 4
m
l
= -4
m
s
= +1/2
33. Déterminez les valeurs possibles que peut pren
dre l lorsque la valeur du nombre quantique
magnétique, m
l
, est égale à
+3.
34. Lorsque le nombre quantique secondaire, l, d'un
électron est 3, quelles sont les valeurs permises
du nombre quantique principal, n ?
35.
Le nombre quantique principal, n, d'un électron
est 3.
a) Quelles sont les valeurs permises du nombre
quantique secondaire, l ?
b) Combien y atil d'orbitales possibles lorsque
l vaut 2 ? Justifiez votre réponse.
c) Combien d'états quantiques différents cet
électron (n = 3) peutil posséder ? Justifiez
votre réponse.
36. Déterminez les valeurs que peut prendre m
l
lorsque :
a) l = 0
b) l = 1
c) l = 3
d) l = 4
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