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Structure de l'atome

Posté par
lunae
14-10-24 à 15:24

Bonjour,

Pouvez-vous m'aider s'il vous plait ?

Le Fer se trouve dans la 4ème période et la 8ème colonne du tableau périodique. En dessous se trouve le Ruthénium (Ru) avec Z=44 et A=101. Il faut trouver le numéro atomique Z du Fer, uniquement avec ces informations, sans avoir le tableau périodique sous les yeux.

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 14-10-24 à 17:04

Bonjour
L'élément fer est donc dans la troisième colonne. Combien y a-t-il d'éléments dans cette troisième colonne ? Facile ensuite ! L'indication du nombre de masse est sans utilité pour cette question.

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 14-10-24 à 17:16

Je me suis fié à ton énoncé qui est faux. Ru est dans la cinquième colonne donc Fe est dans la quatrième !

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 14-10-24 à 17:17

L'élément Fer est dans la 8ème colonne, pas dans la 3ème ?

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 14-10-24 à 17:19

Vous vouliez dire "4ème période" ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 14-10-24 à 17:33

Oui j'ai confondu en écrivant trop vite.

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 14-10-24 à 19:51

Autre remarque concernant cet énoncé : définir le nombre de masse de l'élément ruthénium n'a pas de sens dans la mesure où cet élément possède plusieurs isotopes de nombres de masse A  compris entre 96 et 104, le nombre de masse le plus abondant étant 102.

Posté par
Candide
re : Structure de l'atome 15-10-24 à 11:18

Bonjour :

A toutes fin utiles :

Wikipedia  :  

Nom Ruthénium
Symbole Ru
Numéro atomique 44
Groupe 8
Période 5e période
Masse atomique 101,07 ± 0,02 u1  (donnée inutile)
****************

Wikipedia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Fer

Nom Fer
Symbole Fe
Numéro atomique 26
Groupe 8
Période 4e période
Bloc Bloc d
Masse atomique 55,845 ± 0,002 u1
***************

Les marques en rouge permettent de vérifier l'exactitude de l'énoncé.



***Raccourci url ajouté***

Posté par
Candide
re : Structure de l'atome 15-10-24 à 11:22

Juste pour info  :

Quand on indique la masse atomique d'un élément sans préciser l'isotope, il s'agit alors de la masse atomique en tenant compte de la répartition des différents isotopes dans l'élément naturel (qu'on trouve dans la nature).
C'est cette masse atomique-là qui est mentionnée dans le tableau de Mendeleev par exemple.

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 15-10-24 à 11:28

Comment expliquer que le numéro atomique du Fer est 26 sans regarder le tableau périodique ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 15-10-24 à 13:04

Citation :
Quand on indique la masse atomique d'un élément

L'énoncé n'indique pas la masse atomique mais un nombre de masse A c'est à dire un nombre de nucléons Une masse atomique aurait été indiquée en g/mol. Ma remarque du  14-10-24 à 19:51 est donc tout à fait pertinente.
Citation :
Comment expliquer que le numéro atomique du Fer est 26 sans regarder le tableau périodique ?

Tu dois savoir que la quatrième période du tableau contient 18 éléments et que Ru est juste en dessous de Fe. Quel est la différence de numéros atomique entre Ru et Fe ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 15-10-24 à 13:50

Petit complément à mon précédent message. Il n'est pas demandé au niveau terminale (du moins en France) de justifier complètement la construction du tableau périodique. Il faut juste savoir que les éléments chimiques sont classés sur une même ligne (ou période) par numéros atomiques croissants avec retour à la ligne après chaque élément possédant une couche de valence (couche périphérique) complète, donc après chaque gaz rare (ou gaz noble).
Cela conduit à une première période de 2 éléments, aux périodes 2 et 3 de 8 éléments, aux périodes 4 et 5 de 18 éléments.
Savoir éventuellement : périodes 6 et 7 de 32 éléments.
Cela te sera justifié niveau (bac+1).

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 15-10-24 à 15:19

Maintenant, on suppose que le Fer a perdu assez d'électrons pour être considéré comme un ion hydrogénoïde. Il faut trouver combien d'électrons il est censé avoir perdu.

Un ion hydrogénoïde ne possède qu'un seul électron. Mais un
ion hydrogénoïde est obtenu à partir d'un atome de numéro atomique Z à qui on a enlevé (Z-1) électrons.

Donc ici, le Fer a perdu 1 électron ou 25 ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 15-10-24 à 15:28

Partant d'un atome à 26 électrons, il faut enlever 25 électrons pour qu'il n'en reste plus qu'un.
C'est ce que tu as commencé par écrire :
[un ion hydrogénoïde est obtenu à partir d'un atome de numéro atomique Z à qui on a enlevé (Z-1) électrons.]

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 16:05

Je dois maintenant trouver l'énergie qu'il faut fournir à l'ion Fe25+ pour lui arracher son électron. Pouvez-vous m'aider s'il vous plait ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 17:25

Tu as sûrement étudié en cours une formule donnant les énergies possibles ( en eV habituellement) des divers niveaux d'énergie d'un ion hydrogénoïde. Il faut partir de cette formule et l'adapter à la situation. Je te laisse réfléchir.

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 18:53

énergie = (h*c)/lambda

aussi énergie = Ef - Ei

Mais lorsque l'on calcule l'énergie d'ionisation, on ne connait pas Ef ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 19:37

L'énergie à fournir est effectivement E=Ef-Ei mais il faut aussi utiliser la formule de l'énergie d'un ion hydrogénoïde.

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 19:49

Pour l'ionisation, est-ce qu'on a : E=-13.6 x (Z²/n²) ? avec -13.6 qui représente l'énergie de l'état fondamental de l'hydrogène. Et on prend n = 1. Et il suffit de prendre le Z du Fer ? Avec tout ça on obtient l'énergie d'ionisation de Fe25+ ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 20:17

Tu es sur la bonne voie. L'état initial est l'état fondamental de l'ion correspondant à n=1.
L'état final est l'état ionisé qui correspond à Ef=0.
Je te laisse finir...

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 20:36

Donc on a E=-9193.6 x (26²) ?

avec -9193.6 = E1 de l'ion Fe25+ et 26 = Z du Fer ?

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 20:40

L'énergie d'ionisation de l'ion Fe25+ n'est pas E=-13.6*26²=-9.193.6 eV ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 21:13

Juste un problème de signe.
Ei<0
Ef=0
L'énergie de ionisation est celle qu'il faut fournir à l'ion pour qu'il perde son électron :
E=Ef-Ei>0
PS : utiliser les keV et arrondir à 3 chiffres significatifs comme 13,6.

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 21:30

Oui, vous avez raison. La variation d'énergie vaut 13.6eV et non -13.6eV. L'énergie d'ionisation de l'ion Fe25+ est donc E=13.6*26²=9193.6eV, soit 9.20 keV ?

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 22:52

Pouvez-vous me dire si c'est bon s'il vous plait ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 16-10-24 à 23:19

Le quatrième chiffre significatif (3) étant inférieur à 5, il convient plutôt d'arrondir à 9,19keV.

Citation :
La variation d'énergie vaut 13.6eV et non -13.6eV

Je ne comprends pas cette phrase. Plus rigoureusement, on obtient :
Ei=-9,19keV
L'énergie de ionisation, que j'ai précédemment notée E  vaut ainsi :
E=Ef-Ei=9,19keV

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 17-10-24 à 00:38

Pourquoi on prend -13.6 dans Ei = -13.6 * Z² ?

-13.6 correspond à l'état fondamental de l'hydrogène.

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 17-10-24 à 00:55

Autre question, est-ce que l'équation bilan correspondant à cette ionisation est : (Fe25+ + énergie du photon) donne (Fe26+ + e-) ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 17-10-24 à 09:48

Oui. Tu peux te contenter d'écrire plus photon plutôt que plus énergie du photon.

Posté par
lunae
re : Structure de l'atome 17-10-24 à 11:07

Je peux aussi écrire ceci : (Fe25+ + γ) donne (Fe26+ + e-) où gamma représente le photon ?

Et pourriez-vous me dire pourquoi on prend -13.6 dans Ei = -13.6*Z² car -13.6 correspond à l'état fondamental de l'hydrogène et non celui de l'ion Fe25+ ?

Posté par
vanoise
re : Structure de l'atome 17-10-24 à 13:14

Tu as peut-être rencontré un problème analogue avec l'énergie potentielle...
Seules les variations d'énergie sont mesurables. Pour définir une énergie,il faut commencer par définir arbitrairement un niveau d'énergie zéro. Il faut aussi savoir que plus l'énergie est faible, plus l'état est stable.
Pour une structure hydrogénoïde le niveau zéro correspond à l'état ionisé. Les états où l'électron est lié au noyau sont plus stables. Ils ont donc une énergie négative, d'où le "-" devant 13,6.



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