Cuestionario: Introduction aux orbitales d et leur influence — 12 preguntas

1. Dans la théorie du champ cristallin, quel est l’ensemble de niveaux que l’on considère pour décrire l’effet des ligands sur un cation ?

A. Les orbitales p du cation

B. Les orbitales d du cation

C. Les orbitales s du cation

D. Les orbitales des ligands

Answer: (B)

Explicación

En théorie du champ cristallin, on se limite aux orbitales d du cation pour décrire l’effet des ligands. Les orbitales s ou p ne constituent pas le niveau pertinent dans ce cadre.

2. Dans un cadre de symétrie sphérique, que deviennent les cinq orbitales d par rapport à l’ion libre ?

A. Elles se scindent en deux niveaux t2g et eg

B. Elles restent dégénérées sans changement d’énergie

C. Elles sont toutes déstabilisées et leur énergie augmente

D. Elles disparaissent au profit des orbitales p

Answer: (C)

Explicación

Le cours indique qu’en symétrie sphérique les cinq orbitales d sont déstabilisées et voient leur énergie augmenter par rapport à l’ion libre. Il n’y a pas de dédoublement t2g/eg dans cette situation.

3. Dans un champ octaédrique, en quels deux sous-ensembles les orbitales d se répartissent-elles ?

A. t2g et eg

B. σ et π

C. dx2−y2 et dz2 uniquement

D. s et p

Answer: (A)

Explicación

Un champ octaédrique sépare les orbitales d en deux groupes d’énergie différente : t2g et eg. Les orbitales s et p ne sont pas concernées par ce dédoublement.

4. Quel nom donne-t-on à l’écart énergétique entre les niveaux eg et t2g dans un champ octaédrique ?

A. P

B. Δo

C. ESCC

D. Δt

Answer: (B)

Explicación

L’écart entre eg et t2g en géométrie octaédrique est noté Δo. Δt correspond au cas tétraédrique, tandis que P désigne l’énergie d’appariement.

5. Dans un champ octaédrique, quelle est la variation d’énergie associée aux orbitales dxy, dyz et dxz ?

A. Une baisse de −2Δo/5

B. Une hausse de +3Δo/5

C. Une hausse de +2Δo/5

D. Une baisse de −3Δo/5

Answer: (A)

Explicación

Les orbitales dxy, dyz et dxz sont entre les ligands et sont stabilisées d’une quantité égale à −2Δo/5. À l’inverse, les orbitales dirigées vers les ligands sont déstabilisées.

6. Quelle expression correspond à l’énergie de stabilisation du champ cristallin octaédrique en fonction des électrons t2g et eg ?

A. x(−2Δo/5) + y(3Δo/5)

B. x(P) + y(−P)

C. x(−Δo) + y(Δo)

D. x(−3Δt/5) + y(2Δt/5)

Answer: (A)

Explicación

Le cours donne pour l’octaédrique : ESCC = x(−2Δo/5) + y(3Δo/5), où x est le nombre d’électrons en t2g et y celui en eg. Les coefficients tétraédriques sont différents.

7. Pour un ion d4 comme Mn3+, quelle configuration correspond au cas de champ faible lorsque Δo est inférieur à P ?

A. t2g1 eg3

B. t2g2 eg2

C. t2g4 eg0

D. t2g3 eg1

Answer: (C)

Explicación

Si Δo < P, il est plus favorable de remplir d’abord toutes les orbitales t2g avant de franchir l’écart énergétique, d’où la configuration t2g4 eg0. Le cas t2g3 eg1 correspond au champ fort.

8. Que signifie une situation de champ fort dans le cas octaédrique ?

A. On évite de franchir Δo même si cela crée une paire

B. On considère que Δo est nul

C. On préfère franchir Δo pour éviter l’apparition de paires lorsque P est plus faible

D. On impose toujours un remplissage complet de eg avant t2g

Answer: (C)

Explicación

En champ fort, il devient préférable de franchir Δo plutôt que d’apparier trop tôt les électrons, lorsque l’énergie d’appariement est moins favorable. Cela conduit à une configuration différente du champ faible.

9. Dans un champ cristallin tétraédrique, quelle relation générale le cours indique-t-il entre Δt et Δo ?

A. Δt > Δo

B. Δt = 2Δo

C. Δt < Δo

D. Δt = Δo

Answer: (C)

Explicación

Le cours précise généralement que l’écart tétraédrique Δt est inférieur à l’écart octaédrique Δo. Cela traduit un éclatement de plus faible amplitude en tétraédrique.

10. Quelle expression correspond à l’ESCC en géométrie tétraédrique ?

A. X(−Δt/5) + Y(4Δt/5)

B. X(−2Δo/5) + Y(3Δo/5)

C. X(P) + Y(Δt)

D. X(−3Δt/5) + Y(2Δt/5)

Answer: (D)

Explicación

En tétraédrique, le cours donne ESCC = X(−3Δt/5) + Y(2Δt/5), avec X et Y les effectifs dans les sous-niveaux correspondants. Les coefficients de l’octaédrique sont différents.

11. Quelle est la relation correcte entre la lumière absorbée par un complexe et la couleur qu’il présente à l’observateur ?

A. La couleur observée est identique à la couleur absorbée

B. La couleur observée dépend uniquement du nombre de ligands

C. La couleur observée correspond à l’absence totale d’absorption

D. La couleur observée est la couleur complémentaire de la lumière absorbée

Answer: (D)

Explicación

Lorsqu’un complexe absorbe une lumière visible, la couleur perçue est la couleur complémentaire de cette lumière. Il ne s’agit donc pas de la même couleur que celle absorbée.

12. Dans un complexe octaédrique de configuration d1, quel type de transition électronique est attendu lors de l’absorption responsable de la couleur ?

A. Un passage de l’orbitale s vers l’orbitale d

B. Un passage de eg vers t2g

C. Un passage entre deux orbitales p

D. Un passage de t2g vers eg

Answer: (D)

Explicación

Pour une configuration d1 en champ octaédrique, l’électron est promu de t2g vers eg lors de l’absorption. Cette transition d-d est celle mise en jeu pour expliquer la couleur du complexe.