Classification périodique des éléments

La classification périodique des éléments
Objectifs : C'est en 1869, que Dimitri Mendeleïev a proposé la classification périodique
des éléments qui lui permit de regrouper et de classer tous les atomes connus à cette époque.
Ce classement diffère peu de celui que l'on connaît actuellement. L'élaboration de cette
classification a joué un grand rôle dans l'évolution des connaissances et l'avancée de la
chimie. Quels sont les critères qui ont permis à Mendeleïev d'établir cette classification ?
Quelles difficultés a-t-il rencontré ? Quelle est alors son utilité pour le chimiste ?
1. La classification périodique
a. Un peu d'histoire
Dimitri Mendeleïev a eu l'idée de classer les éléments connus à l'époque par masse atomique
croissante (seul paramètre accessible à son époque puisque les électrons ne furent mis en
évidence que bien plus tard, par J.J. Thomson en 1897).
Son génie réside dans le fait qu'il a prévu une place pour les éléments manquants et qu'il a
estimé leur masse. De plus il a remarqué que certains éléments avaient les mêmes propriétés
chimiques, anticipant ainsi la notion de famille.
Cependant certains éléments lui ont posé quelques problèmes, ne sachant pas où les placer
comme les lanthanides et les gaz nobles.
b. La classification
La classification actuelle regroupe près de 114 éléments, dont 90 naturels (que l'on peut
trouver sous forme d'oxyde dans les minerais...).
Les autres sont créés artificiellement au laboratoire et ont parfois une durée de vie très courte
(de l'ordre de la microseconde : 10-6 s). Les éléments sont classés par numéro atomique Z
croissant et sont regroupés en métaux d'un côté et non-métaux de l'autre.
c. Organisation
Le tableau périodique est divisé en 7 lignes, appelées périodes, et 18 colonnes qui forment
les familles.
Le numéro de la ligne indique le nombre de couches électroniques autour du noyau de
l'atome correspondant.
Le numéro de la colonne indique le nombre d'électrons sur la couche externe de l'atome
correspondant.
2. Utilisation
En fonction de la place de l'élément, la classification permet de connaître le nombre
d'électrons sur la couche externe et le nombre de couches électroniques de l'atome
correspondant à l'élément et réciproquement.
Connaissant le nombre d'électrons externes de l'atome, on peut connaître le nombre de
liaisons covalentes que l'atome établit dans la formation d'une molécule.
Exemple : Les atomes des éléments situés sur la colonne du carbone (famille du carbone) ont
tous 4 électrons sur leur couche externe ; il leur manque donc 4 électrons pour ressembler aux
gaz rares les plus proches et vérifier la règle de l'octet. Ils forment donc 4 liaisons covalentes
dans une molécule. Les éléments de cette famille sont tétravalents.
On peut aussi en déduire le type d'ions que l'atome va former.
Exemple : Le fluor F (Z=9) appartient à la 2e période car l'atome correspondant possède 9
électrons répartis sur 2 couches : (K)2(L)7. Il appartient à la colonne 17 ou avant-dernière
colonne : l'atome correspondant possède 7 électrons externes. Il lui manque 1 électron pour
ressembler au néon Ne (Z=10) et vérifier ainsi la règle de l'octet. L'atome de fluor tend donc
(comme tous les atomes dont les éléments appartiennent à cette colonne) à gagner 1 électron
et former l'ion négatif F- appelé ion fluorure.
L'essentiel
Dans la classification périodique, les éléments sont classés par numéro atomique Z
croissant.
La classification périodique des éléments comporte 7 lignes et 18 colonnes.
Les lignes ou périodes représentent le nombre de couches électroniques autour du noyau de
l'atome correspondant.
Les colonnes représentent le nombre d'électrons sur la couche externe de l'atome.
Les éléments placés dans une même colonne forment une famille chimique. Ils ont les
mêmes propriétés chimiques.