[Résolu] Tutorat 26/10 : qcms 13 et 16

[lisa25]

bonjour, j'ai quelques petits soucis concernant ces qcms, j'aimerai savoir si c'est une erreur de raisonnement de ma part ou non.

QCM 13 Les énergies de liaison des électrons de l’atome de plomb (Z=82) sont égales, dans le modèle de Bohr à -90 keV pour la couche K, -20 keV pour la couche L et -2,5 keV pour la couche M.
Après ionisation par expulsion d’un électron d’un électron de la couche K, on peut observer :
1)Un photon de fluorescence de 87,5 keV
2)Un photon de fluorescence de 70 keV
3)Un photon de fluorescence de 17,5 keV
4)Un électron Auger d’énergie cinétique égale à 90keV
5)Un électron de conversion interne d’énergie cinétique égale à 70 keV
A) 1,3 B) 2,3,4 C) 1,2,4 D) 1,2 E) 1,2,3

Correction
13D : Items 1 et 2 corrects : 1/ Retour de M vers K. 2/ Retour de L vers K
Items 3,4,5 incorrects : 3/Avec ces 3 couches un photon de 17,5 keV n’est pas possible. 4/ On ne peut pas avoir d’ électron Auger égal à la valeur d’énergie d’une couche ( par contre le photon de fluorescence oui). 5/ Vous verrez plus tard pourquoi ^^ (quand le professeur Darcourt l’aura fait en cours)

Je ne comprends pas pourquoi la réponse 3 n'est pas possible

QCM 16 Soit un atome de sodium (Z=11) ionisé sur sa couche K. Quelle est l’énergie cinétique des électrons Auger susceptibles d’être observés lors de la désexcitation de cet atome ?
W(K) = -1072 eV W(L) = -39 W(M) = -2
1) 1033
2) 1031
3) 1072
4) 1070
5) 1068
A) 1, 2, 5 B) 3, 4, 5 C) 1, 4, 5 D) 1, 2, 4 E) 2, 3, 5

Correction
16D :1)Vrai : un électron libre vient directement combler la vacance sur la couche K, un photon de fluorescence d’énergie 1072 eV est émis, il arrache un électron de la couche L qui quitte l’édifice atomique avec une énergie cinétique égale à 1072–39=1033 eV.
2)Vrai : un électron de la couche L vient combler la vacance sur la couche K, un photon de fluorescence d’énergie 1072-39=1033 eV est émis, il arrache l’électron de la couche M qui quitte l’édifice atomique avec une énergie cinétique égale à 1033-2=1031 eV.
3)Faux : impossible, il s’agit de l’énergie de liaison de la couche K !!!
4)Vrai : un électron libre vient directement combler la vacance sur la couche K, un photon de fluorescence d’énergie 1072 eV est émis, il arrache l’électron de la couche M qui quitte l’édifice atomique avec une énergie cinétique égale à 1072-2=1070 eV.
5)Faux : attention, si l’électron de la couche M vient combler la vacance sur la couche K (émission d’un photon de fluorescence d’énergie 1072-2=1070 eV) il n’y a plus d’électron sur la couche M donc impossibilité d’observer un électron Auger d’énergie cinétique égale à 1070-2=1068 eV.


Concernant la réponse 5 : l'atome de sodium a 11 électrons donc 2 sur la couche K, 8 sur la couche L, et 1 sur la couche M . Si un électron de la couche K se fait ioniser, il n'y aura plus qu'1 electron sur la couche K . Lors de sa desexcitation, lorsqu'il atteint la couche M , il y aura 2 electrons sur la couche M. Donc lorsqu'il se désexcite à nouveau de la couche M à K il restera quand même un electron sur la couche M. Qu'est ce qui empêche alors le photon émis par la désexcitation de M vers K de ioniser l'electron de la couche M ?

Pardon c'est une peu long.
Merci d'avance

[MaudLG]

Salut salut!
QCM 13:
Pour moi l'item 3 est bien correct! Après une ionisation sur K, on peut avoir un électron qui va de L vers K (E=70keV) et un électron qui va de M vers L (E=17,5 keV). Ou alors un électron qui va directement de M vers K (E=87,5 keV)

QCM16: Je dois avouer que j'ai eu pas mal de soucis pour te suivre ^^ Mais je pense avoir compris ce que tu veux dire!
Il y a effectivement 2 électrons sur K et 1 électron sur M à l'état fondamental. Après ionisation sur K, un électron de K part totalement de l'atome, il ne reste donc plus qu'1 électron sur K (et 1 électron sur M)
Un moyen de désexciter l'atome est de faire passer l'électron de M directement vers K, en émettant un photon de fluorescence d'énergie E= 1070 eV. Nous avons donc fait descendre le seul électron qui nous avions sur la couche M. Par contre on retrouve 2 électrons sur la couche K.
Il n'y alors plus d'électrons à arracher sur la couche M, donc pas d'électrons Auger possible avec une énergie cinétique E=1068 eV

Par contre, si nous avions eu une excitation par passage d'un électron de la couche K vers la couche M, cela aurait été différent: après excitation nous aurions eu 2 électrons sur M et plus qu'1 électron sur K.
Lors de la desexcitation, 1 électron de M descend vers K (émission d'un photon de fluorescence d'énergie E=1070eV). Il reste encore un électron sur M, et cet électron va pouvoir être arraché par le photon de fluorescence. On a notre électron Auger d'énergie cinétique E=1068 eV.

Mais dans l'énoncé, on précise bien que c'est une ionisation sur K donc de schéma n'est pas possible...

J'espère avoir pu t'aider!

Bonne journée

[lisa25]

Merci beaucoup pour ces réponses, une dernière question concernant le qcm 16:

L'electron ionisé sur la couche K n'est donc pas celui utilisé lors de la desexcitation ? Il ne revient plus c'est ça ?

[MaudLG]

C'est a peu près ça!
Quand tu ionises un atome mettons sur la couche K, l'électron s'en va carrément de l'atome!
Par contre les réarrangements vont devoir impliquer un électron libre qui vient de l'environnement de l'atome (parce qu'il lui manque quand même un électron à notre atome). Les réarrangements possibles sont:
-électron libre qui vient directement sur K
-électron de L vers K + électron libre sur L
-électron de M vers L + électron de L vers K + électron libre sur M

[lisa25]

C'est a peu près ça!
Quand tu ionises un atome mettons sur la couche K, l'électron s'en va carrément de l'atome!
Par contre les réarrangements vont devoir impliquer un électron libre qui vient de l'environnement de l'atome (parce qu'il lui manque quand même un électron à notre atome). Les réarrangements possibles sont:
-électron libre qui vient directement sur K
-électron de L vers K + électron libre sur L
-électron de M vers L + électron de L vers K + électron libre sur M

Pardon je vais paraitre bete, mais si on a electron qui va:
de M vers L + électron L vers K + electron libre qui revient sur la couche M , qu 'est ce qui empeche un photon de la couche L ou K de ioniser cet électron libre venu sur la couche M ?

[MaudLG]

Aaah je vois ou tu veux en venir! C'est loin d'être bête mais c'est sacrément tordu!
À vrai dire, on ne connait pas exactement l'ordre des transitions: si l'électron libre sur M arrive en dernier, il ne peut pas se faire expulser par le photon de fluorescence qui a déjà été émis et qui est parti.
Par contre si l'électron libre arrive avant que le photon de fluorescence soit émis, ça pourrait être possible. Mais je doute que cela se fasse comme ça. L'électron libre viendra préférentiellement se mettre sur M une fois que les couches inférieures seront pleines. En effet, si tu mets d'abord ton électron libre sur M, tu n'arranges pas ton atome qui veut avant tout remplir ses couches les plus profondes !

Tu vois ou je veux en venir? Enfin, je répond à ton interrogation ou pas? ^^
(Et navrée pour le délai de réponse...)

[lisa25]

MERCI BEAUCOUP, j'ai tout compris!