AQUISAV - Evaluation

Aquisav - DOCUMENTATION
Métier : CULTURE GÉNÉRALE
Domaine de compétences : SCI – Structure de la matière
Code : COM-201103-012318
Intitulé de la compétence : Utiliser la classification périodique des éléments
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SOMMAIRE
1)
Introduction
2)
Historique de l’élaboration de la classification périodique
3)
Elaboration de la classification périodique actuelle
4)
Utilisation de la classification périodique
Références bibliographiques et sites web :



Bernadette Bensaude-Vincent, Eléments d’histoire des sciences, Chap 19, Serres.
François Dagognet, Tableaux et langages de la chimie, Essai sur la représentation.
Dr. Jean-Claude Roy, La classification périodique des éléments, La meilleure invention du millénaire.

Cultures sciences chimie, ENS, 2014. http://culturesciences.chimie.ens.fr/
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COURS
I.
INTRODUCTION
Les éléments chimiques sont au cœur de ce qui constitue la matière, donc à l’origine de tout ce qui
nous entoure.
A partir de cette découverte, il devient naturel de les classer, du moins les regrouper par ordre de
réactivité.
Du 18ème siècle à nos jours, au fil des découvertes, ce classement a alimenté et alimente encore la soif
des scientifiques qui découvrent ou créent des éléments chimiques.
Problématique : Pourquoi dépenser autant d’énergie pour construire un tableau d’éléments ?
Ce cours porte sur l’historique et le contexte de construction de cette classification, sa structure
actuelle et son utilité.
II.
HISTORIQUE DE L’ELABORATION DE LA CLASSIFICATION PERIODIQUE
De nombreux scientifiques, de Lavoisier (considéré comme le premier à avoir regroupé, dans un
tableau, les propriétés des éléments) à Seaborg, se sont lancés, au fil de la perfection des outils
expérimentaux, dans le classement des éléments chimiques.
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Extrait du tableau de Lavoisier (1789)
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L’histoire retient essentiellement la classification de Mendeleïev qui a su mettre en évidence la
répétition des propriétés chimiques des éléments tout en les classant selon leur masse atomique.
Extrait de la classification des éléments par Mendeleïev (1869)
La force de la classification de Mendeleïev réside dans le fait qu’elle a prévu les propriétés chimiques et
les masses atomiques des éléments manquants. De nombreux éléments ont été découverts après
l’élaboration de la classification proposée par Mendeleïev.
Les propriétés physiques et les masses atomiques de certains éléments, encore inconnus à l’époque, ont
été prédites par Mendeleïev.
La classification périodique a été revue et corrigée en raison d’erreurs liées à la détermination des
masses atomiques. Les appareils de l’époque -n’étant pas suffisamment fiables- ont engendré des
erreurs.
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Mendeleïev a bénéficié d’observations antérieures, comme la mise en évidence de la périodicité
(répétition) des masses atomiques et des volumiques atomiques. Cette périodicité a un lien avec les
propriétés physiques et chimiques des éléments.
III.
ELABORATION DE LA CLASSIFICATION PERIODIQUE ACTUELLE
La classification actuelle des éléments est basée sur la configuration électronique des éléments.
Nous verrons plus tard que les atomes sont composés de plusieurs types de particules dont les électrons
qui forment plusieurs couches autour du noyau (Cf. Documentation : « Nommer les constituants d’un
atome »).
La configuration électronique est une sorte de carte grise de l’atome, ce qui permet de l’identifier par
rapport à un autre.
Une telle classification aurait été impossible à l’époque de Mendeleïev car la technique d’analyse par
rayon X n’existait pas.
La classification périodique des éléments actuelle contient 18 colonnes et 7 lignes.
Les éléments y sont organisés tels que :
 Suivant les lignes, ils sont classés par ordre croissant de numéro atomique (nombre
d’électrons).
 Suivant les colonnes, les éléments ont les mêmes propriétés physiques et chimiques.
On distingue ainsi les familles suivantes : alcalins, alcalino-terreux, carbonides, pnictogènes,
chalcogènes, halogènes et gaz rares.
La classification périodique est le résultat de l’assemblage de plusieurs blocs (bloc s, bloc p, bloc d et
bloc f).
Extrait de classification périodique actuel : bloc s
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Extrait de classification périodique actuel : bloc p
Extrait de classification périodique actuel : bloc d
Extrait de classification périodique actuel : bloc f
Remarque :
 Il faut rappeler que, dans le cadre du programme, on se limite uniquement au 20 premiers
atomes de la classification périodique.
 Les éléments en rose du bloc f sont inclus dans la case rose du bloc d.
 Il en est de même pour les éléments en bleu.
Les éléments chimiques, rangés dans une même colonne, ont aussi la particularité d’avoir le même
nombre d’électrons sur leur couche externe (Cf. Documentation : « Nommer les constituants d’un
atome »).
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IV.
UTILISATION DE LA CLASSIFICATION PERIODIQUE
La classification périodique des éléments permet d’avoir des informations telles que le nombre de
masse ou encore le numéro atomique (nombre d’électrons autour du noyau de l’atome).
L’une des plus importantes informations que délivre la classification périodique est la masse molaire
des éléments chimiques. Cette information est très importante pour déterminer la quantité de
matière.
La classification périodique permet aussi de prévoir certaines réactions chimiques en remplaçant des
éléments par d’autres de la même colonne (famille).
Dans le cadre du programme, la classification périodique sera d’une grande utilité pour déterminer la
composition des atomes (Cf. Documentation : « Nommer les constituants d’un atome »).
Extrait d’une case de la classification périodique
Cet extrait donne accès :
 A la masse molaire atomique de l’élément.
 Au numéro atomique de l’élément.
 A la configuration électronique de l’élément.
 Au nombre d’électrons sur la couche externe de l’élément.
 Au symbole chimique de l’atome.
Réponse à la problématique : Au moment d’établir cette classification, beaucoup d’éléments sont
découverts. Leurs propriétés physiques et chimiques sont étudiées et il est devenu très important de
les classer selon des critères logiques et pertinents.
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