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Activité : La classification périodique des éléments 5 Au début du XIXe siècle, grâce à la découverte d’une nouvelle technique, la spectroscopie (étude des spectres), le nombre d'éléments connus augmente, les chimistes cherchent alors une classification pertinente de ces éléments. Mais, à cette époque, la structure de l’atome est totalement inconnue. En 1829, Johann Dobëreiner identifie des ensembles de trois éléments de comportement chimique similaire et les nomme triades : triade des halogènes (chlore, brome, iode) et triade des métaux alcalins (lithium, sodium, potassium). En 1805, John Dalton, introduit l’idée qu’à chaque élément correspond un atome à qui il assigne un « poids atomique » et choisit arbitrairement comme unité de référence le « poids atomique » de l’hydrogène égal à 1. De son côté, vers 1858, l'italien Cannizzaro établit pour tous les éléments connus leur « poids atomique » m. 10 A l’atome de carbone, 12 fois plus lourd que l’atome d’hydrogène, on attribue un « poids atomique » de 12 et on fait de même pour les 63 autres éléments connus à l’époque. Dès lors, toute classification des éléments chimiques se fait par ordre croissant des poids atomiques. Le 17 février 1869, Dimitri Mendeleïev (ci-contre) classe les éléments verticalement 15 par « poids atomique » croissant : certaines propriétés se modifient progressivement à mesure que l'on descend dans la colonne, puis subissent une modification brusque (Doc. 2). Doc. 1 : Dimitri Mendeleïev (1834 – 1907) A partir de cette modification, Mendeleïev place sur une nouvelle colonne, appelée période, les éléments suivants : ceux-ci ont à nouveau des propriétés très voisines. Mendeleïev constate ainsi que 20 chaque période débute par un métal alcalin et se termine par un halogène dont les propriétés sont tout à fait différentes. Pour généraliser cette caractéristique il n'hésite pas à inverser le tellure (m = 128) et l'iode (m = 127) pensant qu'il s'agit d'une erreur de détermination du poids. Il laisse en outre des places vides : entre le potassium et le brome, Mendeleïev ne dispose pas d’assez d’éléments connus pour toutes les cases possibles. Le génie de Mendeleïev consiste à prédire l'existence de trois éléments à découvrir (éka-bore de masse 44, ékaaluminium de masse 68 et éka-silicium de masse 72), ainsi que leurs masses et propriétés chimiques. Le français Lecoq de Boisbaudran, en 1875, mit en évidence le gallium, correspondant aux propriétés de l'éka-aluminium : ce fut la confirmation de l'efficacité du système de Mendeleïev. D'après La classification périodique des éléments, la merveille fondamentale de l'Univers, P. Depovere Editions de Boeck Questions 1) [Doc. 1] Quel fut le premier critère de classification des éléments ? 2) Quel terme utilise-t-on aujourd'hui pour désigner le « poids atomique », second critère de classification ? 3) Pourquoi le numéro atomique Z n’apparait-il pas dans les critères de classification ? 4) [Doc. 1] Pour quelle raison Mendeleïev inverse-t-il le tellure et l’iode ? 5) Recherchez les noms et les symboles des éléments correspondent l'ékabore de masse 44, l'éka-aluminium de masse 68 et l'éka-silicium de masse 72 ? 6) [Doc. 1 2] Comment Mendeleïev a-t-il situé les uns par rapport aux autres les éléments chlore (Cl), brome (Br) et iode (I) ? Comment sont-ils situés dans la classification actuelle ? Doc. 2 : La classification de Mendeleïev de 1869 CORRECTION Source : Activité 2 p 185 (NATHAN 1ère S, Collection SIRIUS) La démarche de Mendeleïev 1) 2) 3) 4) 5) Le premier critère de classification des éléments fut le « poids atomique » (ligne 7). On utilise aujourd’hui le terme de « masse atomique ». Cette notion n'existait pas en 1869. Mendeleïev inverse le tellure et l’iode pour respecter des ressemblances dans les propriétés chimiques. D'après leurs masses, l’éka-bore correspond au scandium (Sc), l’éka-aluminium au gallium (Ga) et l’éka-silicium au germanium (Ge). 6) Les éléments Cl, Br et I appartiennent à une même ligne de la classification de Mendeleïev et à une même colonne de la classification actuelle. Remarques : - La notion de triades est intéressante, car elle permet de donner une justification de l’utilisation du mot « périodique » pour cette classification. En effet, si on place sur une seule ligne les éléments des 3 premières colonnes (jusqu’à Ca et avec les ?), on remarque que, le nombre d’éléments chimiques placés entre les éléments de la triade (Li, Na, K) est le même. - Les colonnes de la classification actuelle des éléments (pour les 63 connus en 1869) correspond aux lignes de celle de Mendeleïev. DOCUMENTS
