DS n°3 2009/2010
Ex 1 :
l’élément magnésium (d’après un article de Wikipedia)
Masse volumique : p(Mg) = 1738 kg/m3
Couleur
blanc-gris métallique
Rayon atomique R1 = 150 pm
Isotopes les plus stable 24Mg : 78,99 % ; 25Mg :
11,01 % ; 26Mg : 10,00 %
m(nucléon) = 1,67x10-27
kg ; m(electron) = 9,10x10-31 kg; q(proton) = 1,60x10-19
C; q(electron) = -1,60x10-19 C;
Le magnésium est un métal alcalino-terreux. C'est le huitième élément le plus abondant de la croûte terrestre, le troisième
métal derrière l'aluminium et le fer. C'est aussi le troisième composant des sels dissous dans l'eau de mer. Le nom magnésium provient du nom grec d'un
district de Thessalie appelé Magnesia. Cette ville
était extrêmement riche en magnésium et ce sous différentes formes. En Angleterre, Joseph Black reconnut le magnésium comme un élément en 1755
Le magnésium, métal possédant de faibles
caractéristiques mécaniques, est très léger (un tiers plus léger que
l'aluminium); d'aspect blanc-argenté, il se ternit légèrement une fois exposé à
l'air par formation d'un oxycarbonate. En solution, il forme des ions Mg2+.
Les sels de magnésium sont très solubles dans l'eau.
Le magnésium est largement employé dans les alliages à
base d'aluminium destinés à la déformation plastique, servant à la fabrication
de profilés ou des canettes de boissons, qui en consomme des quantités
importantes.. Utilisés principalement dans l'aéronautique, les alliages de
magnésium commencent à s'étendre dans d'autres secteurs d'activités, notamment
dans l'industrie automobile où la politique est actuellement de minimiser le
poids des véhicules afin de réduire la consommation en carburant.
Différents composés à base de magnésium :
la magnésie MgO ; L’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2),
chlorure de magnésium (MgCl2)
1) Donner la composition d’un atome
de magnésium
2) Donner la structure électronique
de cet atome
3) Enoncer la règle du duet et de
l’octet.
4) Donner la structure électronique de l’ion magnésium Mg2+ et
expliquer, à l’aide de la question 3, pourquoi il se forme.
5) Donner la définition, la formule et l’unité légale de la masse volumique et de la densité d’un
corps.
6) Calculer la densité ‘d’ du magnésium. On donne la masse volumique de
l’eau p = 1,000x103 kg.m-3.
7) Déterminer le volume V en m3 occupé par une masse m = 450 kg
de magnésium (donner l’expression littérale puis l’application numérique)
8) Quelle est l’intérêt d u magnésium dans la construction
automobile ?
9) Le noyau du magnésium ayant un rayon R2 = 1,5x10-15 m,
calculer le rapport entre le rayon atomique du magnésium et celui de son noyau.
Quelle conclusion peut-on en tirer ?
10) Donner la définition de l’isotopie.
11) Expliquer pourquoi les espèces
suivantes sont isotopes : 24Mg ; 25Mg ; 26Mg
12) Ecrire l’expression littérale de la masse d’un atome de magnésium 24Mg
puis calculer sa valeur.
13) Calculer
la charge totale ‘q’ du noyau de magnésium.
14) Donner
les définitions d’un corps simple et d’un corps composé.
15) Donner
pour les 3 composés du magnésium, cités à la fin du texte, s’il s’agit de corps
pur ou de corps composé en justifiant votre réponse.
16) Calculer
le pourcentage P en nombre d’atome de chlore dans le chlorure de magnésium.
Ex 1 :
l’élément magnésium(d’après un article de Wikipedia)
Masse volumique : p(Mg) = 1738 kg/m3
Couleur
blanc-gris métallique
Rayon atomique R1 = 150 pm
Isotopes les plus stable 24Mg : 78,99 % ; 25Mg :
11,01 % ; 26Mg : 10,00 %
m(nucléon) = 1,67x10-27
kg ; q(proton) = 1,60x10-19 C; q(electron) = -1,60x10-19 C;
1) Composition d’un atome de
magnésium
A = 24 nucléons
Z = 12 protons
12 électrons
A-Z = 12 neutrons
2) Structure électronique de cet
atome
(K)2(L)8( M)2
3) Règles du duet et de
l’octet :
·
Les éléments de numéro atomique proche de celui de l’hélium
adoptent la structure électronique (K)2. Ils ont alors deux
électrons sur leur couche externe. C’est la règle du « duet ».
·
Les autres éléments de numéros atomiques inférieurs à 21 adoptent
la structure électronique du néon ou de l’argon. Ils portent donc 8 électrons
sur leur couche externe. C’est la règle de l’octet.
4) Structure électronique de l’ion magnésium Mg2+ :
L’ion magnésium est un atome de magnésium qui a perdu deux électrons, il en possède 10.
structure électronique :
(K)2(L)8
Il perd 2 électrons de manière à avoir 8 électrons sur sa couche externe ce
qui lui donne une grande stabilité chimique (règle de l’octet)
5) Définition et la formule de la masse volumique et de la densité d’un
corps.
La masse volumique d’un corps A est égale au rapport de la masse m du corps
sur le volume V qu’il occupe :
unité légale kg.m-3
La densité d’un corps A liquide ou
solide est égale au rapport de sa masse volumique sur celle de l’eau :
Un rapport de même unité est sans unité par conséquent la densité est sans
unité
6) Densité du magnésium : . On donne la masse volumique de l’eau p =
1,000x103 kg.m-3.
7) Déterminer le volume V en m3 occupé par une masse m = 450 kg
de magnésium (donner l’expression littérale puis l’application numérique)
V = 0,259 m3
8) Intérêt d u magnésium dans la construction automobile : légèreté.
9) Le noyau du magnésium ayant un rayon R2 = 1,5x10-15 m, Rayon atomique R1 = 150 pm.
Rapport entre le rayon atomique du magnésium et celui
de son noyau :
Le rayon de l’atome est 100000 fois supérieur au rayon
de son noyau : la matière a une structure lacunaire.
10) Donner la définition de l’isotopie.
2 espèces chimiques sont isotopes lorsqu’elles ont
même nombre de proton mais un nombre de neutron différent.
11) Expliquer
pourquoi les espèces suivantes sont isotopes : 24Mg ;
25Mg ; 26Mg
Ces 3 atomes sont isotopes car ils ont même nombre de
proton Z = 12 mais un nombre de neutrons différent égale respectivement à 12,13 et 14.
12) Expression littérale de la masse d’un atome de
magnésium 24Mg puis calcule
de sa valeur.
m(Mg) = A.m(nucléon) + Z.m(électron)
m(Mg) = 24x1,67x10-27 + 12x9,10x10-31
m(Mg) = 4,01x10-26 kg
13) Calculer
la charge totale du noyau de magnésium.
q =
Z.q(proton)
q =
12x1,60x10-19 C
q = 1,92x10-18
C
14) Définitions
d’un corps simple et d’un corps composé :
Un corps
simple n’est constitué qu’à partir d’un seul type d’élément chimique
contrairement au corps composé.
15) la magnésie MgO est un corps composés car elle contient
l’élément magnésium et oxygène
L’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2) est un corps composé car il
contient les éléments oxygène hydrogène et magnésium
Le chlorure de magnésium (MgCl2)
est un corps composé car il contient les éléments magnésium et chlore.
.
16) Pourcentage
en nombre d’atome de chlore dans le chlorure de magnésium
p = 66 %