2nde : Univers Synthèse : La classification périodique des éléments

2nde : Univers
Synthèse : La classification périodique des éléments
I. La classification périodique actuelle.
Afin de pouvoir comparer les propriétés physiques et chimiques des éléments découverts au cours du XIXe siècle,
les chimistes ont sélectionné des critères permettant de les classer les uns par rapport aux autres.
En 1869, Mendeleïev (voir biographie sur le site) propose une première classification des éléments, en les rangeant par
masse atomique croissante.
De nos jours, les éléments chimiques sont rangés par numéro atomique croissant. Les atomes ayant le même nombre
d’électrons sur leur couche externe se trouvent sur une même colonne.
Les atomes ayant le même nombre de couches électroniques occupées se trouvent sur une même ligne appelée période.
Classification périodique simplifiée faisant apparaître des 18 premiers éléments
1H
2He
3Li
6B
6C
7N
8O
9F
13Al
14Si
15P
16S
17Cl
4Be
11Na
12Mg
10Ne
18Ar
Voir exercices d’application n°1/2
II. Les familles chimiques.
1. Définition :
Une famille chimique est constituée de l’ensemble des éléments chimiques appartenant à une même colonne de
la classification périodique. Les éléments appartenant à une même famille chimique possèdent des propriétés
chimiques similaires.
2. Noms des familles chimiques :
 Première colonne de la classification (sauf l’hydrogène) : famille des alcalins
Exemples : Sodium : Na et Lithium : Li
 Deuxième colonne : famille des alcalino-terreux
Exemples : Béryllium : Be et Magnésium : Mg
 Avant dernière colonne : famille des halogènes
Exemples : Fluor F et Chlore Cl
 Dernière colonne : famille des gaz nobles (ou gaz inertes)
Exemples : Hélium : He
Néon : Ne
Argon : Ar
Voir exercice d’application n°3
III. Application aux ions monoatomiques et aux molécules.
1. Les ions monoatomiques stables :
Les éléments chimiques appartenant à une même famille chimique forment des ions monoatomiques stables de même
charge électrique.
Exemples :
 le fluor, le chlore et le brome appartenant à la même famille des halogènes donnent les ions
monoatomiques stables de même charge électrique –e :
Ion Fluorure : IIon chlorure : ClIon bromure : Br Le lithium et le sodium appartenant à la même famille des alcalins donnent les ions monoatomiques stables
de même charge électrique +e :
Ion lithium : Li+
Ion sodium: Na+
2. Les molécules:
Dans une molécule, les éléments chimiques d’une même colonne engendrent le même nombre de liaisons covalentes
(doublets liants) et le même nombre de doublets non liants.
Exemple : Le carbone C et le silicium Si appartiennent à la même colonne, ces 2 atomes engendrent 4 doublets
liants ou 4 liaisons covalentes :
H
H
H
Voir exercices n° 4/5
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C
Cl
Cl
H
Si
Cl
Cl
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Classification périodiques des éléments
Exercices d’application
Exercice 1 :
Un atome a pour configuration électronique : (K)2 (L)5
1. Donner le numéro atomique Z de cet atome
2. A l’aide de la classification périodique des éléments, donner la ligne et la colonne dans lesquelles se trouve
cet élément.
3. A l’aide de la classification périodique, donner le nom et le symbole de cet atome.
4. L’arsenic se trouve sur la même colonne que cet élément, combien d’électrons externes possède l’atome d’arsenic.
Exercice 2 :
L’atome de magnésium Mg se trouve dans deuxième colonne et la troisième période.
1. Donner le numéro atomique Z de cet atome.
2. Donner la configuration électronique de l’atome de magnésium.
3. A l’aide du tableau de la classification périodique, donner le nom et le symbole de trois éléments chimiques
appartenant à la même colonne que le magnésium.
4. Combien d’électrons possède chacun de ces éléments sur leur couche externe.
Exercice 3 :
Un élément chimique inconnu appartient à la famille des halogènes et sa couche électronique externe est la couche L.
1. Identifier cet élément chimique.
2. Etablir la configuration électronique de cet atome.
3. Donner le nom et le symbole chimique de l’élément de plus grand numéro atomique Z appartenant à cette famille.
4. Les ions formés par les éléments de cette famille chimique peuvent être caractérisés par le même test au nitrate
d’argent. Pourquoi ?
Exercice 4 :
1. A l’aide de la classification périodique des éléments, établir la configuration électronique de l’atome de béryllium.
2. Donner le nom et le symbole chimique de l’ion monoatomique stable formé par l’atome de béryllium. Justifier.
3. A l’aide de la classification périodique, établir la configuration électronique de l’atome de chlore.
4. Donner le nom et le symbole chimique de l’ion monoatomique stable formé par l’atome de chlore. Justifier.
5. L’association de l’ion béryllium et de l’ion chlorure conduit à la formation du chlorure de béryllium, espèce chimique
électriquement neutre. Etablir la formule chimique brute du chlorure de béryllium.
6. Par analogie avec le chlorure de béryllium, établir la formule chimique brute du chlorure de calcium.
Exercice 5 :
Un atome inconnu engage 3 liaisons covalentes simples au sein d’une molécule, et possède un doublet non liant.
1. Déterminer le nombre d’électrons sur la couche externe de cet atome.
2. La couche électronique externe est la couche M, déterminer la structure électronique, le numéro atomique Z,
et identifier l’atome correspondant à l’aide de la classification périodique des éléments.
3. Cet atome forme 3 liaisons covalentes simples avec des atomes de chlore au sein d’une molécule.
Donner la formule brute de cette molécule.
4. Donner les formules brutes des molécules si on remplace cet atome par l’élément bismuth Bi ou par l’élément
azote N. Justifier.
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