15 act tp construction de la classification

L’UNIVERS
Chap. 3 Classification périodique des éléments
TP2 – Les familles dans la classification 1
Activité La classification périodique des éléments
Objectifs : Mettre en évidence des propriétés chimiques voisines pour des éléments appartenant à une même colonne donc à
une même famille.
Connaissances
- Classification périodique : démarche historique de Mendeleiev et critères actuels de la classification.
- Familles chimiques.
- Utilisation du tableau périodique : prévision de la charge des ions monoatomiques.
Compétences
- S'approprier : extraire des informations pertinentes d’un document.
- Réaliser : utiliser une documentation interactive.
- Analyser : organiser les informations extraites et établir des règles à partir des résultats obtenus.
- Communiquer : formuler des conclusions écrites.
Problématique : Comment Mendeleiev a-t-il construit le premier tableau périodique des éléments dès 1869 et
pourquoi celui-ci est-il quasi-identique au tableau actuel alors qu’il ne disposait d’aucune des
connaissances actuelles sur la structure des atomes ?
Exploitation:
Vous devez répondre aux questions ci-après en parcourant "activement" un document informatique interactif.
http://109.26.139.116/s.remyhtml/ph_ch_2nde_2010/Theme_sante/mendel_2010/tableau_periodique_intro.html
http://a.bougaud.free.fr/SECchimie/UN05_Mendeleiev/index.htm
Vous suivrez au fur et à mesure le présent document et les instructions données dans le document informatisé.
1°/ Première partie. Historique : le tableau de Mendeleïev
Réaliser la première partie de l’activité (démarche de Mendeleiev) pour répondre aux questions qui suivent.
1. Combien d’éléments étaient connus en 1860 à l’époque des travaux de Mendeleïev ?
Et aujourd’hui ?
2. D’après les « idées de Mendeleiev », quels sont les deux critères qu’il a utilisés pour "mettre en fiche" les éléments
chimiques puis de les classer dans un tableau ?
3. Reproduire la démarche de Mendeleiev pour constituer son tableau.
Pour cela, vous disposez d’un jeu de fiches identiques aux fiches consultables à l’écran.
Vous devez utiliser ce jeu de fiches « sur la table » avant de compléter le tableau à l’écran.
Aide : (1) Aligner toutes les cartes suivant le critère « masse atomique »
(2) Créer des colonnes avec les cartes des éléments présentant des ressemblances importantes (constituer des
groupes avec les cartes précédemment alignées en fonction de ces ressemblances)
4. Compléter le tableau de l’activité 1 à l’aide des cartes fournies.
5. Compléter le tableau-réponse « La classification périodique des éléments » en indiquant le nom, le symbole, la masse
molaire et les formules des corps composés de l’élément chimique. (suivre le modèle de l’hydrogène).
Remarque : en réalité, Mendeleïev avait inversé les lignes et les colonnes…. Voir livre doc 1 p 248
http://aluttrin.free.fr/Lycee/Contenu%20lycee/Seconde/Corrections/Chimie/Ch_2.2_Classification.htm

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Chap. 3 Classification périodique des éléments
TP2 – Les familles dans la classification 2
2°/ Deuxième partie. La classification actuelle
Réaliser la deuxième partie de l’activité (rangement actuel des éléments dans le tableau)
Compléter le tableau comparatif ci-dessous en vous appuyant sur les résultats des deux premières parties.
Tableau de Mendeleïev
Tableau actuel
Comment sont
classés les éléments
sur une ligne ?
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
est la particularité
des éléments d'une
même colonne ?
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
3°/ Troisième partie. Mendeleïev un chimiste de génie !
Réaliser la troisième partie de l’activité (le génie de Mendeleiev)
Pourquoi Mendeleiev n'a-t-il pas placé l'arsenic sous l'aluminium mais a laissé deux cases vides entre le zinc et
l'arsenic ?
Quels sont les symboles et noms de ces deux éléments absents du tableau de Mendeleïev entre le zinc et l'arsenic ?
Quels événements ont permis à Mendeleïev, dont les travaux sont d'abord passés inaperçus, d'être finalement pris au
sérieux ?
Quelle famille chimique était absente du tableau de Mendeleïev ? Comment expliquer cette absence
Quatrième partie. Quelques familles chimiques
Réaliser la quatrième partie de l’activité (familles chimiques et applications)
Donner les noms des trois familles chimiques à connaître en classe de seconde. Pour chaque famille, donner sa
position dans le tableau et les éléments chimiques qu’elle comporte.
b°/ Ecrire la structure électronique de l’élément potassium (K ; Z = 19) en
expliquant l’exception qu’elle comporte. Même question pour l’élément brome
(Br ; Z = 35)
Nous avons vu qu’au cours d’une réaction chimique, l’élément est conservé. La notion d’élément est
donc essentielle, elle a servi comme critère pour le classement.
L’ordre alphabétique des symboles des éléments n’a pas été retenu, car le nom d’un élément est un choix
bien souvent sans lien avec ses propriétés chimiques.
 Dans la classification, les éléments sont classés par … croissant. Ainsi deux isotopes sont rangés
dans …case.
 Les éléments possédant des propriétés chimiques similaires constituent une …. Pour visualiser
facilement cette similitude, une famille constitue une colonne de la classification périodique.
 Au cours d’une réaction chimique, seule la couche électronique externe est modifiée.
 Noter et compléter : Pour des éléments de la même famille, la couche électronique externe est
(identique / différente) car ils ont des propriétés chimiques analogues.
 9F, 17 Cl, 35Br,53I appartiennent à la même famille appelée « halogène »
 1H, 3Li, 10 Na forment la famille des « alcalins »
 2He, 11Ne, 18Ar, 54Xe appartiennent à la famille des « gaz rares » comme 36Kr
 Les premiers atomes « alcalino-terreux » sont Mg puis Ca, ils possèdent un électron de plus que les
alcalins.

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Chap. 3 Classification périodique des éléments
TP2 – Les familles dans la classification 3
Activité expérimentale TP Les familles dans la classification - CORRECTION
Objectifs : Mettre en évidence des analogies dans les propriétés chimiques des éléments appartenant à une même colonne.
Document 1 : Matériel
 Calcium (Ca), magnésium (Mg), chlorure de potassium (K+ + Cl-), iodure de potassium (K+ + I-) , bromure de
potassium (K+ + Br-), permanganate de potassium acidifié (K+ + MnO4
-), cyclohexane, eau de dichlore (Cl2),
eau de diiode (I2), eau distillée
 Soude (Na+ + HO-), Nitrate d’argent (Ag+ + NO3
-), phénolphtaléine, nitrate de plomb (Pb2+ + 2 NO3 -)
 Tubes à essais
Document 2 : Le protocole
Les alcalino-terreux :
Action de l’eau sur le calcium et le magnésium :
 On introduit quelques gouttes de soude dans un tube à essais contenant environ 2 mL d’eau et quelques
gouttes de phénolphtaléine (tube témoin).
 On place un morceau de magnésium décapé (1 cm environ) dans un tube à essais contenant environ 2 mL
d’eau et quelques gouttes de phénolphtaléine.
 On recommence l’expérience avec du calcium en poudre (1 ou 2 grains maxi car très réactif).
Schémas
Action de l’eau sur les alcalino-terreux (colonne n°2)
Observations
 Lorsque l’on introduit un morceau de fil de magnésium dans de l’eau contenant de la phénolphtaléine, on
observe l’apparition lente d’une coloration rose ; un précipité blanc et un dégagement gazeux sont à peine
perceptibles.
D’après la classification périodique, le magnésium va perdre deux électrons pour vérifier la règle de l’octet et former
l’ion Mg2+. Mg + 2 H2O  Mg2+ + 2 OH- + H2
 Lorsque l’on introduit 2 ou 3 grains de calcium dans de l’eau, on observe une coloration violette et une
effervescence dans le tube à essai.
Le test à la phénolphtaléine nous montre qu’il y a des ions OH- qui ont été créés, le test à la flamme nous
montre que c’est le dihydrogène qui a été dégagé lors de cette réaction.
D’après la classification périodique, le calcium va perdre deux électrons pour vérifier la règle de l’octet et former l’ion
Ca2+. Ca + 2 H2O  Ca2+ + 2 OH- + H2
Conclusion : Le magnésium est juste au dessus du calcium dans la classification périodique ce qui nous permet de
dire que le magnésium réagira de la même manière que le calcium, ils ont les mêmes propriétés chimiques.
Phénolphtaléine
HO-
H2O
Mg
Ca

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Les halogènes :
Pour infos :
Le dichlore Cl2, le dibrome Br2 et le diiode I2 étant des composés très dangereux, on les étudie sous forme de photos.
(Le dichlore Cl2 a servi de gaz de combat pendant la 1ère guerre mondiale…)
 Le dichlore est un gaz jaune-vert.
 Le dibrome est un liquide rouge-brun qui passe facilement sous forme gazeuse.
 Le diiode est un solide gris-métallique qui s’évapore facilement en vapeurs violette.
Les halogènes sont donc principalement sous forme gazeuse, ou peuvent facilement y passer.
Mise en évidence de la solubilité des halogènes
 Placer environ 2 mL d’eau de dichlore (jaune) dans un tube à essais, ajouter 1 mL de cyclohexane. Boucher le
tube, agiter vigoureusement pendant quelques secondes, puis laisser décanter. Noter les couleurs des
solutions de départ puis celle de chacune des phases (phase aqueuse et phase organique)
 Recommencer avec de l’eau de diiode (jaune orangée).
Schémas
Observations :
L’eau et le cyclohexane ne sont pas miscibles. La densité du cyclohexane est
inférieure à celle de l’eau, donc la phase organique est située au-dessus de
la phase aqueuse.
On observe :
Eau de dichlore
Eau de diiode
Phase organique
Jaune pâle
Orange
Phase aqueuse
Incolore
Incolore
Phase organique : cyclohexane
Cl2
I2
Phase aqueuse : eau

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TP2 – Les familles dans la classification 5
Dans le premier tube, le chlore s’est solubilisé différemment dans l’eau et dans le cyclohexane. La phase organique a
pris la couleur jaune-vert caractéristique donc on en déduit que le chlore s’est principalement solubilisé dans le
cyclohexane.
C’est le même principe pour le second tube, le diiode s’est solubilisé principalement dans le cyclohexane car cette
phase a pris une teinte orange-marron caractéristique.
Conclusion : Ces deux halogènes sont donc très solubles dans le cyclohexane, et très peu dans l’eau.
Mise en évidence du pouvoir réducteur des ions halogénures
 On place dans un tube à essais environ 2 mL de chlorure de potassium (K+ + Cl-) et on verse environ 1 mL de
permanganate de potassium acidifié (K+ + MnO4
-). On agite. Puis on verse du cyclohexane pour extraire par
solvant.
 On recommence avec de l’iodure de potassium et du bromure de potassium.
Schémas
Mise en évidence du pouvoir réducteur des ions halogénures
Observations et interprétations
Cl2
Cl-
MnO4
-
I2
I-
Br-
Br2