6 - villa maria

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6) Familles chimiques
a) Définition
Une famille chimique est un groupe d’éléments formant une colonne dans le
tableau périodique, et ayant un comportement chimique semblable.
Chacun des éléments d’une famille chimique possède le même nombre d’électron
sur sa dernière couche.
b) Nombre de familles chimiques
Dans la série des éléments représentatifs (série A), il y a 8 familles chimiques,
numérotées de IA à VIIIA. Ce sont les deux premières colonnes et les 6 dernières
colonnes du tableau périodique.
Les éléments de la série B (le centre du tableau périodique), appelés aussi
éléments de transition, ne sont pas à l’étude dans le présent programme.
c) Nom et caractéristiques
Quatre familles d’éléments ont des caractéristiques particulières (m. pp 94-96):
IA, métaux alcalins :
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
IIA, métaux alcalino-terreux :
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
VIIA, halogènes :
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
VIIIA, gaz inertes ou gaz nobles :
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Il existe 4 autres familles chimiques dont le nom est donné à partir du premier
élément de la colonne :
IIIA = famille du bore, IVA = famille du carbone, VA = famille de l’azote,
VIA = famille de l’oxygène.
***Vous devez apprendre les éléments de chacune des 4 familles importantes***
Exercices : manuel pp 97-98, #1, 2, 3
7) Propriétés périodiques
a) Généralités
Une période est une rangée horizontale du tableau périodique.
La période à laquelle appartient un élément indique directement ______________
__________________________ que possède l’atome de cet élément.
Ex : Pb est sur la 6eme période, il a donc _______________________________.
En analysant les propriétés physiques et chimiques des éléments, les scientifiques
ont constaté que ces propriétés variaient selon Z croissant, de façon ___________.
De plus, ils ont observé une continuité ou _______________ dans ces propriétés :
en effet, après un intervalle régulier de 2, 8, 18 ou 32 éléments, l’élément suivant
retrouve un propriété caractéristique similaire.
Ex : Le lithium (élément #3) réagit en présence d’eau; les ________ éléments
suivants n’on pas cette propriété chimique, puis l’élément suivant, le
_______________ (#11) est également réactif dans l’eau. En continuant les
observations, on se rend compte que l’élément suivant à être réactif dans l’eau est
le ______________________.
Définition :
Propriété périodique : Propriété qui varie de façon __________________ selon
une tendance _________________ ou __________________ dans une période.
Les propriétés périodiques permettent de prévoir le comportement d’un élément
sans nécessairement connaître cet élément en particulier. La plupart des propriétés
périodiques sont expliquées par le modèle atomique de chacun des éléments.
Exercices : manuel p. 101, #1, 2, 3
b) Le rayon atomique
Les rayons atomiques sont mesurés en Angstrom. Un A est égal à 10-8 cm. Ce qui
est égal à 0.00000001 cm. C’est extrêmement petit!
i) Sur le graphique ci-dessous, tracez des lignes marquant le début et la fin de
chacune des périodes.
ii) Observez la tendance du rayon atomique dans la deuxième période (du
numéro 3 au numéro 10. __________________________________________
iii) Est-ce la même tendance pour chacune des périodes? ____________________
iv) Conclusion : Les rayons atomiques ___________________ quand les
numéros atomiques _________________ dans une même période.
Le rayon atomique est donc ____________________ de façon périodique.
v) Explication : Il y a de plus en plus de protons dans les noyaux des éléments
de chacune des période, donc le noyau tire de plus en plus fort sur les
électrons.
***Le rayon atomique dans une famille : dans chacun des familles, le rayon atomique
_________________________ car il y a plus de couches électroniques.
Ex : Be = 2 couches électroniques et Mg = 3 couches électroniques → le rayon du Mg est
donc plus grand que celui du Be.
c) Le point de fusion
Le graphique suivant montre l’évolution du point de fusion pour les éléments de
chacune des périodes.
Quelle est la tendance pour chacune des périodes?
__________________________________________________________________
Écrivez les mots « augmente » ou « diminue » dans les flèches du tableau suivant
pour indiquer la tendance des points de fusion dans une période.
Conclusion : Le point de fusion est le plus élevé ____________________ de la
période, et le plus bas aux ______________________ de la période.
d) L’activité chimique
i) Rappel des familles chimiques :
Les familles chimiques les plus réactives sont : ___________________________
___________________. Ces familles sont situées _________________________
_______________________________.
Les familles suivantes, vers le centre du tableau, sont les ____________________
___________________, ces familles sont moins _______________________.
La famille la plus à droite du tableau, les _______________________, est
composée d’élément chimiquement stables, donc pas du tout réactifs.
Bilan de l’activité chimique :
ii) Explication de l’activité chimique des éléments
Les __________________________ sont les électrons du dernier niveau
d’énergie d’un atome. Par exemple, le sodium a 1 électron de valence, ce qui peut
être démontré en faisant sa structure électronique :
Na
Le numéro de la famille chimique à laquelle appartient un élément correspond à
son nombre d’électron de valence. Ainsi, il n’est pas nécessaire de dessiner toute
la structure électronique d’un atome pour connaître ses électrons de valence.
Combien d’e- de valence l’oxygène possède-t-il? ____________ Tous les
éléments de la famille de l’oxygène en possèdent autant.
L’analyse de la structure électronique des gaz inertes montre qu’ils ont tous 8 esur leur dernière couche électronique. De plus, on sait que ces éléments on une
absence d’activité chimique; ils sont chimiquement stables.
Au contraire, les éléments des familles I et VII, ont respectivement 1 et 7 e- de
valence, tout en ayant une très grande activité chimique.
On peut donc conclure :
o Un élément est chimiquement stable s’il possède 8 e- de valence
o Tous les éléments du tableau périodique ayant moins de 8 e- de valence
cherchent à gagner ou a perdre des électrons afin d’acquérir 8 e- sur leur
dernière couche, et ainsi être chimiquement stable.
Comme 8 électrons représentent le maximum possible d’électrons sur la dernière
couche, on dit que les gaz inertes ont leur dernière couche électronique saturée, et que
les éléments des autres familles cherchent à obtenir la saturation électronique.
La recherche de cette saturation s’appelle règle de l’octet.
On constate que les éléments halogènes, avec _______ e- de valence, ont _____ equi les sépare de la structure électronique du gaz inerte. Le fait que les halogènes
soient très actifs chimiquement laisse croire que ces éléments cherchent à compléter
leur structure électronique afin de ressembler à la structure stable d’un gaz noble. Ces
éléments cherchent donc à saturer leur dernière couche électronique. Leur tendance à
gagner un seul électron explique leur grande réactivité chimique.
Questions :
Comment expliquer la grande réactivité chimique des alcalins?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Quelle serait l’activité chimique de la famille de l’azote? Pourquoi?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Lecture manuel pp106-107
e) L’indice d’électronégativité
Définition : L’indice d’électronégativité est une échelle de mesure de la tendance
d’un élément à accepter des électrons, ou de la tendance de l’élément à retenir ses
électrons.
Les valeurs d’électronégativité varient en fonction d’une échelle de 0 à 4. Une valeur
près de 4 signifie que l’élément a une forte tendance à accepter les électrons.
Quel élément possède l’indice d’électronégativité le plus grand? Autrement dit, quel
élément accepte les électrons le plus facilement?
__________________________
Pourquoi? ____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Le graphique ci-dessous démontre l’évolution de l’indice d’électronégativité en
fonction du numéro atomique.
Dans une même période, au fur et à mesure qu’augmente le numéro atomique,
l’électronégativité _____________________. La famille VIII n’a pas
d’électronégativité car aucun des élément de cette famille n’accepte des électrons
*** Dans une famille, l’électronégativité diminue avec l’augmentation du numéro
atomique. Explication : Dans une famille, plus le numéro est élevé, plus il y a de couches
électroniques, donc les électrons sont de plus en plus éloignés du noyau, la force
d’attraction est donc plus faible.***
f) Potentiel d’ionisation (436)
Définition : Le potentiel d’ionisation exprime l’énergie minimum nécessaire pour
arracher un électron à un atome.
Observez le graphique suivant :
Dans une même période, au fur et à mesure qu’augmente le numéro
atomique, le potentiel d’ionisation ______________________.
Explication : Les premiers éléments d’une période veulent _______________ des
électrons, il est donc facile de les arrache, ce qui implique un potentiel
d’ionisation faible. Les derniers éléments de la période veulent ______________
des électrons et non pas les perdre, il sera donc difficile d’en arracher, cela
implique un __________________________________. C’est le dernier élément
de chacune des périodes qui a le plus grand potentiel d’ionisation.
g) Synthèse des propriétés périodiques
Nous avons étudié plusieurs propriétés périodiques des éléments.
Résumez des propriétés périodiques en écrivant sur les flèches le mot « augmente »
ou « diminue » :
Quand le numéro atomique croît dans une période…
L’activité chimique :
Le point de fusion :
Le rayon atomique :
L’électronégativité :
Le potentiel d’ionisation :
Application : Comme mentionné plus haut, les propriétés périodiques nous
permettent de savoir comment se comportera une substance sans avoir à connaître
la substance elle-même. Il suffit de savoir sa position dans le tableau périodique.
Exemple : Estime les propriétés du zirconium en utilisant la tendance des
propriétés des éléments qui le précèdent dans la période :
37
38
39
Masse volumique
1.53
2.6
4.5
Point de fusion
312.6
1041
1799
Rayon atomique
2.98
2.45
2.27
Électronégativité
0.82
0.95
1.22
Potentiel d’ionisation
4.18
5.7
6.38
Propriétés
Rb
Sr
Y
40
Zr
8) Résumé
o Les atomes cherchent à avoir la plus grande stabilité possible
o Pour être stable, un atome doit avoir une configuration électronique stable, c’està-dire avec 8 électrons sur son dernier niveau d’énergie (ce que possèdent les gaz
inertes).
o Les éléments chercheront à ressembler au gaz inerte le plus proche, en perdant ou
en gagnant des électrons.
o Les gaz inertes :
o Les halogènes :
o Les alcalins :
o Les alcalino-terreux :
o Les métaux :
o Les non-métaux :
o Les métalloïdes :
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