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 XIX e siècle,
les chimistes ont sélectionné des critères per mettant de les classer les uns par rapport aux autres.
En 1869, Mendeleïev (voir biographie sur le site) propose une premièr e classification des éléments, en les rangeant par
masse atomique croissante.
De nos jours, les éléments chi miques sont rangés par numér o atomique croissant. Les atomes ayant le même nombr e
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
4 Be
11Na
12 Mg
6B
6C
7N
8O
9F
13Al
14Si
15P
16S
17Cl
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 appar tenant 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’hydr ogène) : 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 for ment 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 char ge 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 chi miques d’une même colonne engendrent le même nombre de liaisons covalentes
(doublets liants) et le même nombr e de doublets non liants.
Exemple : Le car bone 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 numér o 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 chi mique inconnu appartient à la famille des halogènes et sa couche électronique externe est la couche L.
1. Identifier cet élément chi mique.
2. Etablir la configuration électronique de cet atome.
3. Donner le nom et le symbole chi miqu e 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 for mé 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 chi mique de l’ion monoatomique stable for mé 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 chi mique
électriquement neutre. Etablir la formule chimique brut e 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 nombr e d’électrons sur la couche ext erne de cet atome.
2. La couche électronique externe est la couche M, dét er miner la structure électronique, le numéro atomique Z,
et identifier l’atome correspondant à l’aide de la classification périodique des éléments.
3. Cet atome for me 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 bismut h Bi ou par l’élément
azote N. Justifier.
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