La classification périodique

PCSI : TP 5 ENCPB-PGDG (2016/2017) 1
Chapitre 2 et TP 5 – La classification périodique des éléments
Plan du cours
1. Architecture et lecture de la classification périodique
1.1. Le tableau de Mendeleïev
1.2. Classification périodique actuelle et configuration électronique
1.3. Etats physiques des corps simples, caractère métallique
1.4. Similitude des propriétés chimiques dans une colonne
2. Electronégativité
2.1. Définition et évolution
2.2. Conséquences de l’électronégativité sur les propriétés des éléments
2.3. Evolution du caractère oxydant dans la colonne des halogènes
3. Rayons
3.1. Rayon atomique
3.2. Rayon ionique
Vocabulaire à connaître
Période, famille, alcalin, alcalino-terreux, halogène, gaz noble, métal de transition, lanthanide, actinide,
métal, électronégativité, rayon atomique, rayon ionique
Programme officiel

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Chapitre 2 et TP 5 – La classification périodique des éléments
1. Architecture et lecture de la classification périodique
1.1. Le tableau de Mendeleïev
Source « la classification périodique des éléments » Paul Depovere

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Source : http://culturesciences.chimie.ens.fr
1.2. Classification périodique actuelle et configuration électronique
Remarque : l'"ununtrium" (113), l'"ununpentium"(115), l'"ununseptium"(117) et l'"ununoctium"(118), ces
éléments lourds qui occupent et complètent la septième ligne du tableau de Mendeleïv viennent d'être
baptisés par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA). Leurs noms rappellent soit le lieu de
leur découverte soit le nom des personnes qui y ont été associées. Ainsi, l'élément 113 qui a été découvert
dans l'accélérateur de particules de l'institut de recherche RIKEN au Japon s'appellera dorénavant le
Nihonium (Nh), terme qui signifie "la Terre du Soleil levant" en japonais. Le 115 sera le Moscovium (Mc) car il
a été découvert à de l’Institut unifié de recherches nucléaires en Russie, à côté de Moscou. L'élément
117 devient le Tennessine (Ts), pour rappeler le laboratoire d'Oak Ridge dans le Tennessee, point de départ
de sa fabrication. Enfin le 118, est devenu Oganesson (Og) en hommage à Yuri Oganessian, physicien russe
pionnier dans la recherche des nouveaux éléments qualifiés de superlourds. Ces quatre noms ne sont pas
encore définitif : une consultation publique est ouverte par l'UICPA jusqu'à la fin de l'année 2016 avant
l'officialisation.
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Wikipédia
La structure de cette classification est liée au remplissage successif des différentes sous-couches selon
l’ordre donné par la règle de Klechkowsky. Chaque période débute par le remplissage d’une sous-couche ns
et s’achève par celui de la sous-couche np (sauf pour n=1). n croît de une unité au changement de ligne.
o Première période : elle correspond au remplissage de la 1s et présente donc deux éléments l’hydrogène
et l’hélium.
o Deuxième période : remplissage successif de la 2s puis de la 2p, donc au total 8 éléments. Comme
l’hélium, le néon a à sa périphérie une couche électronique complète ce qui lui confère une grande stabilité.
o Troisième période : remplissage de la 3s puis de la 3p (remarque : la 3d conformément à la règle de
Klechkowsky sera remplie après la 4s). Cette période comprend également 8 éléments.
o Quatrième période : remplissage successif de la 4s, de la 3d puis de la 4p. Cette période comprend donc
18 éléments. Les 10 éléments correspondant au remplissage progressif de la 3d constituent la première série
des métaux de transition.
o Cinquième période : remplissage successif de la 5s, de la 4d puis de la 5p. Cette période comprend
également 18 éléments. Les 10 éléments correspondant au remplissage progressif de la 4d constituent la
deuxième série des métaux de transition.
o Sixième période : remplissage successif de la 6s, de la 4f, de la 5d puis de la 6p. Cette période devrait
donc comprendre donc 18+14 éléments. Pour plus de clarté, les éléments correspondant au remplissage de
la 4f, appelés lanthanides sont mis à part. Les 10 éléments correspondant au remplissage progressif de la 5d
constituent la troisième série des métaux de transition.
o Septième période : remplissage successif de la 7s, de la 5f, de la 6d puis de la 7p. Cette période
comprend 18 éléments, les 14 éléments correspondant au remplissage de la 5f, appelés actinides étant
également présentés à part. A noter qu’après le plutonium (Z=94) tous les éléments sont artificiels.

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Récapitulatif :
Période Sous-couches remplies Nombre
d’éléments
Nom des éléments
1 H - He
2 Li – Be – B – C – N – O – F - Ne
3 Na – Mg – Al – Si – P – S - Cl- Ar
4
5
6
7
Il faut connaître les noms, symboles et numéros atomiques des éléments des trois premières périodes. Des
phrases mnémotechniques permettent de les retrouver :
2
ème
ligne : Lili Becta Bien Chez Notre Oncle Ferdinand Nestor.
3
ème
ligne : Napoléon Mangea Allègrement Six PouletsSans Claquer d’Argent.
Par construction, les éléments d’une même période ont donc le même nombre quantique n maximal et les
éléments d’une même colonne la même structure électronique externe donc en particulier le même nombre
d’électrons de valence.
Les électrons de valence étant responsables des propriétés chimiques, celles-ci seront voisines pour des
éléments de la même colonne : on dit qu’ils constituent une famille.
Quatre familles sont à connaître :
Famille des alcalins
C
olonne
1
à l’exception de l’hydrogène
Structure d
e valence de type ns
1
Famille des alcalino-terreux
Colonne 2
Structure de valence de type ns
2
Famille des halogènes
Colonne 17
Structure de valence de type ns
2
np
5
Famille des gaz nobles
Colonne 18
Structure de valence de type ns
2
np
6
Les 4 premiers éléments de la famille des halogènes (F, Cl, Br, I) sont à connaître.
Certaines colonnes sont parfois regroupées sous la dénomination de blocs classés selon le type de sous-
couches en cours de remplissage (bloc s pour les colonnes 1 et 2, bloc p pour les colonnes 13-18, bloc d pour
les colonnes 3-12, bloc f à part).