Propriétés périodiques des éléments

Eléments chimiques R.Welter
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CHAPITRE III :
Propriétés périodiques des éléments
1) Introduction à la classification périodi-
que des éléments chimiques.
- Antiquité : Fer, Soufre,
Cuivre, Argent, etc…
- Alchimistes : 18 corps
simples
- Fin du 19ème siècle :
nombreux éléments nouveaux
grâce à la spectroscopie
atomique
- Aujourd’hui : environ 110 éléments connus
- Périodicité : remarquable mise en évidence par M.
Mendeleiv (1869)
* Les étapes dans la construction du tableau
périodique des éléments.
Les triades avec Döbereiner (1817)
Existence de « triades » d’éléments semblables tel que :
Chlore, Brome et Iode.
En 1850, 20 triades répertoriées
La loi des octaves avec Chancourtois et Newlands (1864).
Le géologue français Chancourtois et le chimiste
britannique John Newlands (1837-1898) furent ridiculisés
lorsqu’ils proposèrent la «loi des octaves» : On qualifia
cette suggestion de compliquée, d’artificielle et de
fantaisiste.
La loi de la périodicité des propriétés avec Mendeleïev
(1869)
C’est au chimiste russe, Dimitri Ivanovitch Mendeleïev
(1834-1907), que revient le mérite d’avoir structuré une
classification cohérente de l’ensemble des éléments (63).
Entre 1875 et 1886, découverte du gallium, scandium,
germanium. Confirmation des idées de Mendeleïev.
La découverte de gaz rares avec Ramsay (1895)
Une nouvelle ligne au tableau de l’époque.
La disposition moderne avec Seaborg (1945)
Disposition moderne du tableau de classification
périodique caractérisée par des rangées horizontales
(périodes) et des colonnes verticales (familles chimiques)

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* Remarques
i) Il est souvent commode de diviser la classification en
différentes régions : les blocs s, p, d et f comme indiqué
dans la classification ci-dessus.
Ces blocs correspondent respectivement au remplissage
des sous-couches s, p, d et f.
ii) Il y a 7 lignes dans le tableau périodique; Les éléments
d’une même ligne constituent une période.
iii) Il y a 18 colonnes dans le tableau périodique.
Le système de numérotation des groupes est toujours
matière à contreverse. La numérotation en chiffres ro-
mains est la numérotation traditionnelle, en chiffre arabe
celle recommandée par l’IUPAC.

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2) Périodicité des propriétés.
2.1 Volumes atomiques et rayons atomiques.
2.2 Points de fusion et points d’ébullition.
Les éléments de faible volume atomique ont, en général,
un point de fusion et un point d’ébullition élevés.
On remarquera les points d’ébullition élevés des éléments
de transition et du carbone ainsi que les Tf basses des élé-
ments de la colonne du zinc.

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2.3 Energie d’ionisation.
a) Définitions
- Ioniser un atome, c’est lui enlever un ou plusieurs
électrons
- L’énergie de première ionisation d’un atome est
l’énergie nécessaire pour extraire un électron de l’atome
à l’état gazeux.
b) Mesures des énergies d’ionisation
- Grâce à un spectromètre de masse :
* Les ions sont produits en bombardant les atomes avec
des électrons d’énergie cinétique connue;
* On détecte les ions différant par leur rapport q/m. On
enregistre l’intensité du courant ionique provoqué par les
électrons d’énergie déterminée.
c) Périodicité des énergies d’ionisation
On appelle habituellement énergie d’ionisation, l’énergie
de première ionisation. Dans la classification, cette éner-
gie varie régulièrement.
Comme nous l’avons vu en TD, les mesures d’énergies
d’ionisation apporte la preuve expérimentale de l’exis-
tence des niveaux
2.4 Affinité électronique b.
a) Définitions
- C’est l’énergie de la transformation :
M(g) + e- --> M-(g)
Si le processus dégage de l’énergie, on dit que l’affinité
b électronique de l’atome M est positive.
L’affinité électronique b est d’autant plus grande que
l’énergie dégagée est plus élevée.
b) Périodicité
- L’affinité électronique de M est égale à l’énergie
d’ionisation de M- :
M-(g) --> M(g) + e- + Aff.