Chapitre 4 La classification périodique des éléments : l`univers dans
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Chapitre 4 La classification périodique des éléments : l’univers dans une table 1) La répartition en couches des électrons Jusqu’à présent on s’est intéressé au noyau et sa constitution et on a évoqué les électrons gravitant autour du noyau. Or on vient de voir que les dimensions de l’atome par rapport à celle du noyau laissent beaucoup d’espace à l’électron pour évoluer. Cependant en terme de probabilité (les « chances » qu’il a de se trouver à un certain endroit) l’électron ne peut se trouver que sur des sphères de rayon donné, appelées couches électroniques. a) Les couches électroniques Les électrons d’un atome se répartissent en couches électroniques. Pour distinguer les couches, on utilise les lettres K, L, M,… Chaque couche électronique ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons : 2 pour la couche K, 8 pour la couche L, 18 pour la couche M. L’ordre de remplissage des couches est la couche K, puis L, puis M. Une couche contenant son nombre maximal d’électrons est dite (pleine) ou saturée. Remarques : ces règles ne sont applicables que pour les atomes dont le n° atomique est inférieur ou égal à 18. L’écriture de la structure électronique de l’atome de Silicium (14/28) est alors : (K)2(L)8(M)4 b) Couche interne, couche externe On fait remarquer que plus les électrons sont proches du noyau plus ils sont liés au noyau. La dernière couche occupée s’appelle couche externe de l’atome. Les électrons qui l’occupent sont appelés électrons périphériques. Ils sont faiblement liés au noyau. Les autres couches sont les couches internes. Les électrons qui les occupent sont les électrons internes de l’atome. Ils sont fortement liés au noyau. 2) La structure de la classification périodique des éléments chimiques a) La classification Dans une classification, les éléments chimiques sont rangés par numéro atomique Z croissant. Une nouvelle ligne du tableau, appelé période est utilisée chaque fois que la structure électronique des atomes fait intervenir une nouvelle couche (K,L,M….) b) Les familles chimiques Les atomes d’une même colonne ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe. Ils constituent une famille chimique : ils possèdent des propriétés chimiques voisines. Familles à connaître et à reporter sur la classification périodique : Alcalins : l’hydrogène n’en fait pas partie. Alcalin est synonyme de basique. Très réactifs à l’état pur, ce sont des métaux. Alcalino-terreux : ce sont également des métaux. Solides moins mous et moins réactifs que les alcalins. Halogènes : Non métaux, extrêmement réactifs, corrosifs, toxiques. Seule famille à représenter les 3 phases. c) La stabilité de la famille des gaz nobles : règle du duet et de l’octet Les gaz nobles (encore appelés gaz rares ou inertes) sont très peu réactifs du fait de leur grande stabilité. Cette stabilité est lié au nombre d’électrons qu’ils possèdent sur leur couche externe : deux pour l’hélium, huit pour les autres gaz nobles. Au cours d’une transformation chimique, les atomes ont tendance à acquérir une structure électronique analogue à celle du gaz noble le plus proche dans la classification : c’est la règle du duet pour les atomes proches de l’hélium (Z inférieur ou égal à 4) qui essaieront d’obtenir 2 électrons sur le couche externe. c’est la règle de l’octet pour tous les autres atomes, qui essaieront d’obtenir 8 électrons sur leur couche externe. 3) Utilisation de la classification périodique a) Prévoir la charge des ions monoatomiques Afin d’obéir à la règle du duet ou de l’octet, les atomes peuvent perdre ou gagner des électrons. Les atomes des colonnes 1,2 et 13 peuvent perdre 1,2 ou 3 électrons externes et donneront ainsi des cations de formules M+,M2+ ou M3+. Exemples : Colonne 1 : Na Colonne 15 : N Colonne 2 : Mg Colonne 16 : O Colonne 3 : Al Colonne 17 : F Les atomes des colonnes 15,16 et 17 peuvent gagner 3,2 ou 1 électrons externes pour des anions de formules X3-,X2- ou Xb) Prévoir le nombre de liaisons d’un atome dans une molécule (HP) Afin d’obéir à la règle du duet ou de l’octet un atome peut également « partager » un ou plusieurs électrons de sa couche externe avec un autre atome. Ex : H2 , H2O , CH4 , Cl2 (formule semi-développée) Ex : Le Silicium possède 14 électrons, dont 4 périphériques et 10 internes. On les distingue car ils ne joueront pas le même rôle dans la formation des ions et des molécules.
