Documents du cours sur la classification périodique des éléments

Documents du cours sur la classification périodique des éléments
Classification périodique :
1)
2)
3)
4)
Principes de construction du tableau périodique
Comment les éléments sont-ils classés dans la classification périodique des éléments ?
Combien la classification périodique possède-t-elle de lignes et de colonnes ?
Une ligne du tableau périodique est aussi nommée période. Comment évolue le
nombre quantique principal lorsque l’on change de période ?
Sur le tableau périodique suivant, indiquer sur chaque ↔ la sous-couche en cours de
remplissage.
5) On délimite 4 blocs s, p, d, f en fonction du niveau en cours de remplissage. Sur la
classification périodique suivante, encadrer les blocs s, p, d et f.
6) Compléter le tableau suivant :
Rang de la période
1
2
3
4
5
6
7
Sous-couches disponibles
Nombre d’éléments
7) Quel est le point commun de tous les éléments d’une même période (pour n ≥ 2) ?
Les éléments d’une même colonne ont des propriétés chimiques très voisines. Ils constituent
des familles d’éléments chimiques. Il faut connaître le nom des familles les plus importantes :
Colonne n°1 (sauf H) : lithium, sodium, potassium,… : les métaux alcalins.
Colonne n°2 : calcium, magnésium,… : les métaux alcalino-terreux.
Colonne n°16 : oxygène, soufre : les chalcogènes.
Colonne n°17 : fluor, chlore, brome, iode : les halogènes.
Colonne n°18 : hélium, néon, argon, krypton, xénon : les gaz rares (ou gaz nobles).
8) Comparer les configurations électroniques et le nombre d’électrons de valence des
atomes des éléments d’une même colonne (sauf exception à la règle de Klechkowski).
9) Sur le tableau suivant placer les différentes familles citées dans le texte.
10) Pourquoi les gaz rares sont-ils chimiquement inertes ?
11) Quelles sont les configurations électroniques de valence des alcalins ? Quels sont les
ions susceptibles d’être formés à partir des alcalins ?
12) Quelles sont les configurations électroniques de valence des alcalinos-terreux ? Quels
sont les ions susceptibles d’être formés à partir des alcalinos-terreux ?
13) Quelles sont les configurations électroniques de valence des halogènes ? Quels sont
les ions susceptibles d’être formés à partir des halogènes ?
14) Quelles sont les configurations électroniques de valence des chalcogènes ? Quels sont
les ions susceptibles d’être formés à partir des chalcogènes ?
Classification périodique étendue
Energie de première ionisation
Energies de première ionisation des éléments
Ei (eV)
30
25
Ne
He
20
F
Ar
N
15
H
10
O
Be
C
Mg
Si
B
S
Na
Kr
As Br
Ca
Al
Li
5
Cl
P
K
Ge Se
Ga
Sb
Sr
In
Sn
I
Xe
Te
Rb
I
Sb
In
Rb
Br
As
Ga
K
Cl
P
Al
Na
F
N
B
Li
H
0
Eléments
Energie de première ionisation pour les atomes des éléments de la période n = 2
Elément
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
520
899
801
1086
1402
1314
1681
2081
Ei(kJ.mol-1)
Energie de première ionisation pour les halogènes
Elément
F
Cl
Br
I
At
1681
1251
1140
1008
890
Ei(kJ.mol-1)
1°) En utilisant le graphe, indiquer comment évolue l’énergie de première ionisation dans une
ligne. Proposer une interprétation.
2°) En utilisant le graphe, indiquer comment évolue l’énergie de première ionisation dans une
colonne. Proposer une interprétation.
3°) Expliquer pourquoi l’énergie de première ionisation est plus forte pour le bore que pour le
béryllium.
4°) Expliquer pourquoi l’énergie de première ionisation est plus forte pour le l’azote que pour
l’oxygène.
Affinité électronique
Affinité électronique EA en fonction de Z :
Affinité électronique pour les atomes des éléments de la période n = 2
Elément
Li
Be
B
C
N
O
F
-1
60
-241
23
122
-7
141
329
EA(kJ.mol )
Ne
-29
1°) En utilisant le graphe, indiquer comment évolue l’affinité électronique dans une ligne.
Proposer une interprétation.
2°) Expliquer pourquoi l’affinité électronique est plus faible pour le béryllium que pour le
lithium.
3°) Expliquer pourquoi l’affinité électronique est plus faible pour l’azote que pour les deux
éléments voisins.
Electronégativité
Electronégativité (Mulliken) des éléments principaux
5,0
4,5
F
4,0
Cl
O
3,5
H
3,0
Br
N
I
S
Se
P
2,5
2,0
Mg
1,5
Si
Na
Li
Sn
Ge
B
1,0
Te
Sb
As
C
Be
Al
Ca
Ga
Rb
K
0,5
Sr
In
Eléments
I
Sb
In
Rb
Se
Ge
Ca
Cl
P
Al
Na
O
C
Be
H
0,0
Le concept d’électronégativité est très important.
Il permet de prévoir et d’interpréter
 les propriétés physiques et chimiques des atomes
 l’évolution et la vitesse des réactions chimiques
Les métaux