Les propriétés périodiques (Én, Ion, taille)

Les propriétés périodiques
Dans cette section nous allons étudier trois propriétés physiques périodiques de même
que trois propriétés chimiques périodiques.
Propriétés physiques périodiques
Les principales propriétés physiques périodiques sont :
- le volume atomique
- la température de fusion
- la température d’ébullition
Le volume atomique
Les volumes atomiques des différents éléments vous sont fournis dans le tableau
suivant.

La valeur qui apparaît sous chaque symbole correspond au volume occupé par une mole de
chaque élément à l’état solide et à sa température de fusion.
Ce tableau révèle que les volumes atomiques des éléments d’un même groupe sont
croissants de gauche à droite : l’addition d’une couche électronique supplémentaire accroît la
dimension des atomes.
Cependant, il n’en va pas toujours ainsi pour les éléments d’une même période : l’additon d’un
autre proton et d’un autre électron rend plus grande la force d’attraction entre le noyau et les
électrons, ce qui a pour effet de réduire la dimension des atomes. On peut d’ailleurs observer
ce phénomène chez les éléments placés à gauche dans une période. Quant aux volumes
atomiques des autres éléments d’une même période, ils sont constants pour les éléments
placés au centre et croissants pour les éléments placés à droite.
En général, dans une même rangée la taille des atomes diminue de gauche à droite,
puisque la force nucléaire augmente.
La température de fusion et la température d’ébullition
Le tableau suivant fournit la température de fusion et la température d’ébullition des éléments
de la période 2.
Éléments de la période 2
Éléments
Température de fusion (0C)
Température d’ébullition (0C)
Lithium, Li
Béryllium, Be
Bore, B
Carbone, C
Azote, N
Oxygène, O
Fluor, F
Néon, Ne
180,5
1278
2300
3550
-209,9
-218,4
-219,6
-248,7
1347
2970
2550
4827
-195,8
-183,0
-188,1
-246,0
Ce tableau révèle que les éléments solides de la période possèdent des températures de fusion
et de températures d’ébullition croissantes d’un élément à l’autre. Par contre, les températures
de fusion et les températures d’ébullition des éléments gazeux de cette même période sont
décroissantes d’un élément à l’autre.

Les températures de fusion et les températures d’ébullition des éléments d’un même groupe
sont habituellement croissantes. Le tableau suivant démontre cette variation chez les éléments
du groupe 1.
Éléments du groupe 1
Éléments
Température de fusion (0C)
Température d’ébullition (0C)
Lithium, Li
Sodium, Na
Potassium, K
Rubidium, Rb
Césium, Cs
Francium, Fr
180,5
97,82
63,65
38,89
28,40
27,00
1347
882,9
774
688
678,4
677
Propriétés chimiques périodiques
Les principales propriétés chimiques périodiques sont :
- l’énergie d’ionisation
- l’affinité électronique
- l’électronégativité
L’énergie d’ionisation
L’énergie d’ionisation désigne la quantité d’énergie nécessaire pour enlever un ou plusieurs
électrons à l’atome d’un élément. Elle nous fournit une idée de l’importance et de la grandeur de
la force d’attraction qu’un atome exerce sur les électrons de sa couche périphérique.
Les énergies d’ionisation des éléments d’un même groupe diminuent d’un élément à
l’autre. Le tableau suivant fournit les énergies d’ionisation nécessaires pour enlever le premier
électron à chacun des éléments de la famille des halogènes.
Élément
Z
Énergie d’ionisation (kJ/mol)
Fluor, F
9
1680
Chlore, Cl
17
1255
Brome, Br
35
1142
Iode, I
53
1008

À l’intérieur d’une période, les énergies d’ionisation sont la plupart du temps croissantes
d’un élément à l’autre. Les exceptions se trouvent entre les groupes 2 et 13 et entre les
groupes 15 et 16. Le tableau suivant fournit un indice de la croissance des énergies d’ionisation
des éléments de la période 2.
Élément
Z
Énergie d’ionisation (kJ/mol)
Lithium, Li
3
520
Béryllium, Be
4
899
Bore, B
5
800
Carbone, C
6
1085
Azote, N
7
1401
Oxygène, O
8
1313
Fluor, F
9
1680
Néon, Ne
10
2079
Exemple :
L’ionisation de l’atome de sodium peut se représenter par l’équation :
  eNaENa gig )()(
En absorbant la quantité d’énergie appropriée, Ei, l’atome de sodium perd un électron et se
transforme en ion Na+.
L’affinité électronique
L’affinité électronique désigne la quantité d’énergie libérée lorsqu’un atome neutre capte un
électron pour se transformer en ion négatif. Par exemple, lorsqu’un atome de fluor capte un
électron supplémentaire, il libère une énergie de
22
1053,5 
kJ. Cette réaction se représente à
l’aide de l’équation :
22
1053,5   FeF
kJ

Les affinités électroniques des éléments sont difficiles à déterminer. Cependant, les mesures
qui ont pu être effectuées permettent de constater que les non-métaux ont une affinité
électronique plus grande que les métaux. Le tableau suivant fournit les affinités électroniques
de quelques éléments. Une valeur positive implique que l’atome doit libérer de l’énergie pour
capter un électron alors qu’une énergie négative implique qu’on doit fournir une certaine
quantité d’énergie à l’atome pour capter un électron.
Le tableau révèle que les halogènes ont la plus grande affinité électronique. Les atomes de ces
éléments possèdent sept électrons sur leur couche extérieure et l’addition d’un seul électron
leur permettrait de présenter une configuration électronique stable semblable à celle des gaz
parfaits.