CHI102 CM5

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G. Le tableau périodique des éléments
chimiques : familles, périodes et blocs
Principe de construction
Quand on passe d’une case à la suivante, en décrivant le tableau de haut en bas et
de gauche à droite, Z augmente de 1 unité : on construit progressivement des
atomes de plus en plus lourd (à chaque nouvelle case : 1 proton de plus dans le
noyau et 1 électron de plus dans le cortège électronique de l’atome neutre)
La position d’un élément traduit la configuration électronique de l’atome dans son
état fondamental : les cases sont situées de façon qu’apparaissent dans une même
colonne des éléments dont les configurations électroniques externes, qui
conditionnent de nombreuses propriétés, soient analogues
bloc f
bloc p
bloc d
bloc s
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17
18
2
1
n = 1
n = 2
n = 3
n = 4
n = 5
n = 6
n = 7

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•Mettre en relation l’allure du tableau (familles, périodes et blocs)
avec les configurations électroniques des atomes des éléments
dans leur état fondamental (en relation avec le principe de stabilité
maximale, la règle de Klechkowski, les règles de Hund, le principe
de Pauli)
•Déterminer le numéro atomique Z d’un élément connaissant la
position de cet élément dans le tableau
•Déterminer la position d’un élément dans le tableau connaissant
son numéro atomique Z ; situer rapidement tout élément de Z
connu, à partir des valeurs de Z de tous les gaz rares (ou gaz
nobles) : Hélium (en s2) + éléments constituant la dernière colonne
du bloc p (en s2p6)
A savoir faire sans hésitation
Calcul de Z pour un gaz rare (remplissage successif de sous-couches de types
s avec 2 électrons, puis p avec 6 électrons, puis d avec 10 électrons, puis f
avec 14 électrons) :
Z = 2 puis Z = 2+2+6 = 10 puis Z = 10+2+6 = 18 puis Z = 18+2+6+10 = 36
puis Z = 36+2+6+10 = 54 puis Z = 54+2+6+10+14 = 86

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De la gauche vers la droite et de haut en bas du tableau périodique sont
rangés les éléments chimiques de numéros atomiques Z croissants (d’une
case à la suivante, la charge nucléaire et le nombre d’électrons du
cortège électronique de l’atome neutre augmentent de 1 unité) de façon
à faire apparaître dans une même colonne les éléments d’une « même
famille » c’est-à-dire des éléments qui possèdent des propriétés
analogues, donc prévisibles à partir des propriétés de l’un d’entre eux
(par exemple le plus léger) car leurs atomes présentent des
configurations électroniques externes (dernières sous-couches occupées)
analogues à l’état fondamental
Organisation des éléments en colonnes ou familles
Exemples de familles
du bloc s : colonne 1 ou « Alcalins », colonne 2 ou « Alcalino-terreux »
du bloc p : colonne 14 : Famille du Carbone, colonne 17 ou « Halogènes »,
colonne 18 ou « Gaz rares »
du bloc d : colonnes 3 à 12, métaux de transition des séries d
Important : un grand nombre d’éléments sont des « métaux » (aptitude à
donner des cations positifs, conductivité électrique, …)

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Le nombre de colonnes dans chaque ligne, traduit le remplissage
progressif des sous-couches par ordre croissant d’énergie, avec respect
du principe d’exclusion de Pauli (1 OA ne peut décrire au maximum que
2 électrons, qui sont alors dans des états de spin opposés) :
•2 colonnes pour ns (1 OA par sous-couche s)
•8 colonnes pour une séquence ns,np (1 OA par sous-couche ns et 3
OA par sous-couche np)
•18 colonnes pour une séquence ns, (n-1)d,np (1 OA par sous-couche
ns, 5 OA par sous-couche (n-1)d et 3 OA par sous-couche np)
•14 colonnes dans le bloc f (7 OA par sous-couche nf)
Pour les éléments actuellement connus, 7 lignes ou « périodes » sont
nécessaires, associées chacune à une valeur du nombre quantique
principal n.
Organisation des éléments en lignes ou périodes

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•Les colonnes 1 et 2 constituent le bloc s : métaux alcalins en ns1
et alcalino-terreux en ns2.
•Les colonnes 13 à 18 constituent le bloc p : familles du bore, du
carbone, de l’azote, de l’oxygène, des halogènes et des gaz rares
en ns2 npx avec x compris entre 1 et 6.
•Les colonnes 3 à 12 constituent le bloc d : 3 séries d de métaux de
transition en ns2 (n-1)dx avec x compris entre 1 et 10*.
•Les lanthanides et actinides constituent le bloc f : 2 séries f de
métaux de transition en ns2 (n-2)fx avec x compris entre 1 et 14*.
Voir ci-dessous : attention aux exceptions à la règle de Klechkowski
Définition : Elément de transition : tout élément caractérisé par une sous-couche d
ou f partiellement remplie, dans son état d’atome neutre ou dans un état
d’oxydation stable
Organisation des familles en blocs