Classification périodique des éléments
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Chimie Classification périodique des éléments 1-Principe de construction du tableau périodique Mendeleïev (1869) a construit la classification périodique en fonction de la masse (A). Aujourd’hui, elle est en fonction du numéro atomique (Z). (Voir suite feuille) 2-Structure du tableau (Voir feuille) 3-Familles d’éléments Dans la une colonne, les éléments ont le même nombre d’électrons dans la couches externe. 4-Anomalies de remplissage Il existe un certain nombre d’anomalies de remplissage des sous couches d et f par rapport à la règle de Klechkouski. Ex : •Pour Cr (Z=24), on attend la configuration électronique : 4s2 3d4 [Ar] 3d4 4s2 ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ Enfait, on a : [Ar] 3d5 4s1 4s1 3d5 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ •Pour Cu (Z=29), on attend la configuration électronique : 4s2 3d9 [Ar] 3d9 4s2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ Enfait, on a : [Ar] 3d10 4s1 4s1 3d10 ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ On montre expérimentalement que la configuration soit de sous couche à demi pleine (ex : 3d5) soit de sous couche pleine (ex : 3d10) présente une énergie inférieur à ce que prévoit la théorie. Les anomalies pouvant s’expliquer présentent ce type de sous couche pleine ou demi pleine. Les autres sont plus difficiles à interpréter. 5-Prédictions des degrés d’oxydation exemples : • F (halogène) configuration en [He] 2s2 2p5 →anion monochargé F [He] 2s2 2p6 = isoélectronique de Ne →degré d’oxydation favorable -I • Na (alcalin) configuration en [Ne] 3s1 →cation monochargé Na+ [Ne] 3s0 =isoélectronique de Ne →degré d’oxydation favorable +I • Fe configuration en [Ar] 3d6 4s2 →Fe2+ [Ar] 3d6 4s0 degré d’oxydation +II = sous couche 4s vide →Fe3+ [Ar] 3d5 4s0 degré d’oxydation +III = sous couche 4d demi remplie • Mn configuration en [Ar] 3d5 4s2 degrés d’oxydation observés : 7, 6, 4, 3, 2 →Mn2+ [Ar] 3d5 4s0 degrés d’oxydation +II = sous couche 3d semi remplie 7+ →Mn [Ar] 3d0 4s0 degrés d’oxydation +VII = sous couche 3d et 4s vide →Pas d’explication simple pour des autres degrés d’oxydation. 6-Métaux et non-métaux (Voir feuille) 7-Périodicité des propriétés atomiques Exceptions à la règle générale : interprétation Les états : -en sous couche vide -en sous couche pleine -en sous couche demi remplie (maximum de spins parallèles) sont favorisés. Ils contribuent à changer l’énergie d’ionisation -dans le sens d’une augmentation si l’atome neutre à une configuration électronique favorisée. -dans le sens d’une diminution si le cation (après l’arrachement d’un électron) est favorisé. Exemples : • Be 1s2 2s2 ↑↓ ↑↓ > ↑↓ ↑ favorable • > Be+ 1s2 2s2 énergie d’ionisation plus élevé (9,3 eV) B 1s2 2s2 2p1 > ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s2 B+ 2s2 2p0 favorable • N 1s2 2s2 2p3 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ favorable • O 1s2 2s2 2p4 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ > > N+ 1s2 2s2 2p2 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ énergie d’ionisation plus élevé (14,5 eV) O+ > 1s2 2s2 2p3 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ favorable Aux exception près : > énergie d’ionisation plus faible (8,3 eV) > énergie d’ionisation plus faible (13,6 eV) Exceptions à la règle générale : interprétation =effet des couches remplies ou demi remplies • Be 1s2 2s2 2p0 ↑↓ ↑↓ favorable • > C 1s2 2s2 > 2p2 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ Be1s2 2s2 2p1 ↑↓ ↑↓ ↑ affinité électronique plus faible (0 eV) C> 2s2 2p3 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s2 favorable Electronégativité > affinité électronique plus élevée (1,26 eV) Rayon atomique : distance moyenne des électrons les plus externes au noyau. Rayon de convalence : moitié de la distance entre les noyaux au sein d’une molécule. Rayon de van der Waals : moitié de la plus petite distance entre deux noyaux de molécules différentes. rayons convalents (en nm) 8-Conclusion
