Université Chouaib Doukkali El Jadida Ecole Nationale des Sciences Appliquées D’El Jadida Pr. Mounia ACHAK Université Chouaib Doukkali El Jadida Ecole Nationale des Sciences Appliquées D’El Jadida Pr. Mounia ACHAK Chapitre 5: Classification périodique des éléments PARTIE 1 I-Généralités Pour comparer les propriétés physiques et chimiques des éléments, les chimistes ont sélectionné des critères permettant de les classer les uns par rapport aux autres. En 1869, Mendeleïev propose une première classification des éléments, en les rangeant par masse atomique croissante. De nos jours, ces éléments sont classés par ordre croissant de leur numéro atomique Z dans un tableau comportant 18 colonnes et 7 lignes (ou périodes). C’est le tableau périodique des éléments. Chapitre 5: CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS Chapitre 5: Classification périodique des éléments II-Blocs Bloc s Bloc s : Il est constitué de deux groupes dont la configuration externe est de la forme nsx (x=1,2) 2 2He (1s ) est classé dans la colonne 18 en raison de la similitude de ses propriétés avec celles des éléments ce cette colonne (gaz rare). Chapitre 5: Classification périodique des éléments Bloc p Bloc p : Ce bloc est constitué de 6 groupes dont la configuration externe est de la forme ns² npx (x= 1,2…..6). Chapitre 5: Classification périodique des éléments Bloc d Bloc d : Structure de la couche externe sous la forme ns²(n-1) dx (x= 1,2.....10). Chapitre 5: Classification périodique des éléments Bloc f Bloc f : Structure de la couche externe sous la forme ns2 (n-1) dy (n-2) fx (x=1,2………14); (y = 1 ou 10). Les éléments pour lesquels n=6 sont appelés Lanthanides, ceux pour lesquels n=7 sont appelés Actinides. Chapitre 5: Classification périodique des éléments III-Périodes ➢ 1ère ligne : niveau occupé n = 1 : 2 éléments H et He ➢ 2ème ligne : dernier niveau occupé n = 2 2 éléments Li et Be correspondent au remplissage de 2s. 6 éléments de B à Ne correspondent au remplissage de 2p. n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=7 Chapitre 5: Classification périodique des éléments ➢ 3ème ligne : dernier niveau occupé n = 3 2 éléments Na et Mg correspondent au remplissage de 3s 6 éléments Al à Ar correspondent au remplissage de 3p ➢ 4ème ligne : dernier niveau occupé n = 4 2 éléments K et Ca correspondent au remplissage de 4s 10 éléments Sc à Zn correspondent au remplissage de 3d 6 éléments Ga à Kr correspondent au remplissage de 4p Chapitre 5: Classification périodique des éléments III-Familles (colonnes) Colonne 1 : les alcalins Ces éléments ont une configuration pour leurs électrons de valence en ns1. Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 2 : les alcalino-terreux Ce sont des éléments qui ont une configuration pour leurs électrons de valence en ns2 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 3 à 12 : les métaux de transition Ces élément regroupe des métaux dont la sous-couche ns est remplie à 2 électrons alors que la sous-couche (n-1) d est incomplètement remplie (structure électronique externe (n1)dx ns2 1≤x≤ 10) Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 13 : la famille du bore La structure électronique externe de ces éléments est : ns2np1 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 14 : la famille du carbone La structure électronique externe de ces éléments est : ns2np2 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 15 : la famille d’azote La structure électronique externe de ces éléments est : ns2np3 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 16 : la famille de l’oxygène ou chalcogénes La structure électronique externe de ces éléments est : ns2np4 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 17 : la famille des halogènes La structure électronique externe de ces éléments est : ns2np5 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Colonne 18 : la famille des gaz rares La structure électronique externe de ces éléments est : ns2np6 sauf pour He (1s2) Chapitre 5: Classification périodique des éléments Chapitre 5: Classification périodique des éléments PARTIE 2 I - Propriétés de l’atome Les propriétés de l’atome dépendent particulièrement de sa configuration électronique externe, à savoir des électrons de la couche externe. Parmi les propriétés qui peuvent donner une idée sur le comportement chimique de l’atome on cite : ➢ l’aptitude à perdre ou gagner des électrons Chapitre 5: Classification périodique des éléments Régle de l’Octet Un atome va réagir (gagner ou perdre des électrons) de façon à avoir comme structure électronique externe celle des gaz rare le plus proche. ➢ La capacité de déformation du nuage électronique Chapitre 5: Classification périodique des éléments I-1 Rayon atomique Définition Le rayon atomique est défini comme étant la moitié de la distance entre les centres de deux atomes liés par une liaison simple d A-A = 2 RA Chapitre 5: Classification périodique des éléments Variation du rayon atomique Sur une période : si Z augmente alors RA diminue (effet de charge) Na (Z= 11) 1s2 2s2 2p6 3s1 Ar (Z= 18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Sur une colonne: si Z augmente alors RA augmente (effet de distance) Li (Z= 3) 1s2 2s1 K (Z= 19) 1s2 2s2 p6 3s2 3p6 4s1 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Chapitre 5: Classification périodique des éléments I -2 Energie d’ionisation (EI ) Définition C’est l’énergie qu’il faut fournir pour arracher un électron à un atome dans l’état fondamental et à l’état gazeux A (g) + - A (g) + e EI1>0 Ca (g) + - Ca (g) + e L’énergie de nième ionisation EIn correspond à la réaction : (n-1)+ A (g) + Ca (g) n+ - 2+ - A (g) + e Ca (g) + e EI2> EI1 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Variation de l’énergie d’ionisation Sur une période : si Z augmente alors EI augmente Na (Z= 11) 1s2 2s2 2p6 3s1 Ar (Z= 18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Sur une colonne: si Z augmente alors EI diminue Li (Z= 3) 1s2 2s1 K (Z= 19) 1s2 2s2 p6 3s2 3p6 4s1 Energie d’ionisation varie en sens inverse du rayon atomique Chapitre 5: Classification périodique des éléments Chapitre 5: Classification périodique des éléments Calcul de EI C’est l’énergie qu’il faut fournir pour arracher un électron à un atome dans l’état fondamental et à l’état gazeux. EI1 = E (A+) – E (A) E (A) : énergie totale de A E (A+) : énergie totale de A+ Chapitre 5: Classification périodique des éléments Calcul de l’énergie d’ionisation pour l’atome de carbone (Z=6) C+ (g) + 1 e- C (g) EI1 = E (C+) – E (C) C : 1s² 2s² 2p2 E (C) : 2 E1s + 4 E2s2p C+ : 1s² 2s² 2p1 E (C+) : 2 E’1s + 3 E’2s2p E1s : énergie de l’électron i appartenant a la couche n=1 E2s2p : énergie de l’électron i appartenant a la couche n=2 Z=6 1s E (C+) 2s2p EI1 = 11,5 eV Chapitre 5: Classification périodique des éléments I– 3 Energie de fixation (Efix) et affinité électronique ( Définition L’énergie de fixation`´électronique Efix est l’énergie libérée lors de l’addition d’un électron à un atome à l’état gazeux. L’affinité électronique AE est l’opposée de l’énergie de fixation électronique. AE = - Efix En général, Efix < 0 donc AE > 0 Chapitre 5: Classification périodique des éléments I – 4 Electronégativité (EN ) C’est la mesure de l’aptitude d’un atome engagé dans une molécule à attirer vers lui les électrons au sein d’une liaison covalente. C’est une grandeur qui ne peut être déterminée sur un atome isolé. Chapitre 5: Classification périodique des éléments Variation de l’électronégativité EN Sur une période : si Z augmente alors E.N augmente Na (Z=11) 1s2 2s2 2p6 3s1 Ar (Z=18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Sur une colonne: si Z augmente alors E.N diminue Li (Z=3) 1s2 2s1 K (Z= 19) 1s2 2s2 p6 3s2 3p6 4s1 Chapitre 5: Classification périodique des éléments Chapitre 5: Classification périodique des éléments Calcul de E.N : ➢ Echelle Mulliken : l’indice d’électronégativité χ (ev) d’un atome est égal à la moyenne arithmétique de l’énergie d’ionisation EI (Ei) et de l’affinité électronique AE Ӽ = 0,21 (AE + EI) Chapitre 5: Classification périodique des éléments ➢ Echelle de Pauling Dans l'échelle de Pauling, on donne la différence d'électronégativité entre 2 atomes par : EA-A : (eV) énergie de liaison A-A EB-B : (eV) énergie de liaison B-B EA-B : (eV) énergie de liaison A-B