Univers 06 : la classification périodique des éléments

Thème 1
Univers 06 : la classification périodique des éléments
1. Classification périodique des éléments
a. Aspect historique
Voir TP-U06,2 et diaporama Tableau Mendeleiev ("Mes devoirs")
b. La classification actuelle
Les 112 éléments chimiques sont rangés en lignes ou "périodes", par numéros atomiques croissants,
de façon à ce que les éléments chimiques d’une colonne possèdent le même nombre d’électrons
sur leur couche externe et constituent une "famille chimique".
Remarque : les isotopes d’un même élément (Z identique) occupent la même case.
2. Construction de la classification restreinte
Les 3 premières lignes du tableau correspondent aux règles simplifiées étudiées en 2
nde
à propos de la
structure électronique des atomes.
Ces règles sont insuffisantes pour poursuivre le tableau à partir de la 4ème ligne, ces à dire pour les éléments
de numéro atomique Z > 18, et justifier la présence des éléments chimiques des colonnes 3 à 12 du tableau
(les éléments de transition), pas plus que la présence des lanthanides et des actinides.
I (1) II (2) III (13) IV (14) V (15) VI (16) VII (17) VIII (18)
K
ܪ
ଵ
ଵ
hydrogène
(K)
1
ܪ݁
ଶ
ସ
……………….
……………….
L
ܮ݅
ଷ
଻
……………….
……………….
ܤ݁
ସ
଼
……………….
……………….
ܤ
ହ
ଵ଴
……………….
……………….
ܥ
଺
ଵଶ
……………….
……………….
ܰ
଻
ଵସ
……………….
……………….
ܱ
଼
ଵ଺
……………….
……………….
ܨ
ଽ
ଵଽ
……………….
……………….
ܰ݁
ଵ଴
ଶ଴
……………….
……………….
M
ܰܽ
ଵଵ
ଶଷ
……………….
……………….
ܯ݃
ଵଶ
ଶସ
……………….
……………….
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……………….
……………….
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……………….
……………….
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ଵହ
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……………….
……………….
ܵ
ଵ଺
ଷଶ
……………….
……………….
ܥ݈
ଵ଻
ଷହ
……………….
……………….
ܣݎ
ଵ଼
ସ଴
……………….
……………….
Classification restreinte pour les 18 premiers éléments.
3. Les familles d’éléments.
Une famille d’éléments est constituée des éléments chimiques d’une même colonne, donc d’éléments
chimiques possédant le même nombre d’électrons sur leur couche externe.
Voir TP-U6,1 A la recherche des propriétés chimiques communes
Les éléments d’une même famille présentent des propriétés chimiques très semblables, ce qui est dû au
nombre d’électrons périphériques, c'est-à-dire ceux présents dans la couche électronique externe de
l’atome.
On peut distinguer en particulier les familles suivantes :
a. les alcalins
Eléments de la 1
ère
colonne, à l’exception de l’hydrogène.
Eléments dont les atomes possèdent 1 seul électron externe.
Ils forment facilement un cation en perdant cet électron externe et sont rencontrés dans la nature sous cette
forme (responsables du goût salé).
A l’état de corps purs simples, ce sont des métaux mous. Ils réagissent avec le dioxygène de l’air et l’eau.

b. les alcalino-terreux
Eléments de la 2
ème
colonne.
Eléments dont les atomes possèdent 2 électrons externes.
Ils forment facilement un cation en perdant les 2 électrons externes.
A l’état de corps purs simples, ces métaux réagissent facilement avec l’eau (lors de la réaction entre le
calcium et l’eau, il se forme du dihydrogène et de la chaux, pratiquement insoluble, ce qui explique le
trouble observé).
c. les halogènes
Eléments de la 17
ème
colonne (la 7
ème
dans la classification restreinte).
Eléments de l’avant dernière colonne dont les atomes possèdent 7 électrons sur la couche externe.
Ils peuvent gagner facilement 1 électron pour former un anion monochargé, les ions halogénures. C’est sous
cette forme qu’on les trouve dans la nature.
A l’état de corps purs simples, ce sont des molécules diatomiques (F
2
et Cl
2
: gaz, Br
2
: liquide, I
2
: solide)
espèces chimiques colorées et très toxiques.
d. les gaz nobles
Eléments de la 18
ème
colonne ou dernière colonne.
Leur structure électronique externe en duet pour l’hélium (He) ou en octet pour les autres leur confère une
grande inertie ou stabilité chimique, c'est-à-dire qu’ils sont très peu réactifs.
Ils existent à l’état de gaz formé par des molécules monoatomiques c'est-à-dire constituées par le seul
atome de gaz noble.
4. Pourquoi un atome peut-il former un ion monoatomique ?
Lorsqu'un atome perd ou gagne un ou plusieurs électrons externes, sa structure électronique périphérique
est modifiée de telle sorte que l'ion formé possède alors la structure électronique d'un gaz noble ce qui lui
confère une certaine stabilité chimique. Ces atomes ne peuvent donc pas gagner ou perdre un nombre
quelconque d'électrons mais un nombre déterminé par le nombre d'électrons externe que possède le gaz
noble le plus proche.
a. Règles du duet (2 électrons) et de l'octet (8 électrons externes) : p73
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b. Utilisation de la classification périodique
Le nombre d'électrons externe d'un atome peut être déduit du numéro de la colonne de la classification
périodique qu'il occupe.
Les atomes des 3 premières colonnes ont tendance à perdre leurs électrons externes et former ainsi un
cation, tandis que les atomes des 3 dernières colonnes ont tendance à gagner des électrons pour former des
anions : la charge électrique d'un ion monoatomique peut être prévue à partir de la place de l'élément dans
la classification périodique.
exercices n°6 et 7 (classification) - n°9 (famille) – n°10 (utilisation de la classification) p80…