Le cours complet
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Chapitre 5 CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS CAP Objectifs (à la fin du chapitre, je dois être capable de …) : - Ecrire le symbole d'un élément dont le nom est donné et réciproquement. I. - Mettre en évidence des propriétés communes à certains éléments d'une même colonne. Approche Historique Activité Dimitri Mendeleïev est né à Tobolsk en Sibérie en 1834. Il s'inscrivit à l'Université de Saint Petersbourg dans la section des Sciences. Mendeleïev termina son année à la première place et alla poursuivre ses études en France et en Allemagne. Chimiste reconnu, il retourna en Russie, en 1866, et devint professeur dans une université. Non satisfait par les ouvrages récents, il décida d'écrire un volume intitulé Traité de chimie, et publié en 1870. Mendeleïev établit la "classification périodique des éléments". Il n'avait rien inventé en classant une liste de 63 éléments connus en fonction de leur poids atomique. Mais l'intérêt historique de sa méthode s'explique par le fait que les données de la liste lui firent comprendre que certaines caractéristiques des éléments revenaient périodiquement. Il découvrit que lorsqu'il mettait en colonnes des éléments possédant le même nombre d'électrons de valence, ils présentaient des propriétés chimiques semblables. En raison de la périodicité avec laquelle ces caractéristiques apparaissent, Mendeleïev appela cette répartition "classification périodique des éléments", il laissa des blancs dans la classification périodique, en affirmant qu'il s'agissait d'éléments qui n'avaient pas encore été découverts mais qui existaient. Il expliqua que les places vides signifiaient que les nouveaux éléments auraient les mêmes caractéristiques que celles de leurs voisins dans la classification. Il mourut en 1907. Vocabulaire : - poids atomique = masse molaire atomique - électrons de valence = électrons sur la dernière couche électronique Questions : 1) En quelle année Mendeleïev publia-t-il le Traité de Chimie ? Mendeleïev publia le traité de chimie en 1870. 2) À l'époque, combien d'éléments a-t-il classé ? À l’époque, il a classé 63 éléments chimiques. 3) Comment a-t-il classé ces éléments ? Il classa ces éléments en fonction de leur poids atomique. 4) Qu'a-t-il découvert en plaçant dans une même colonne les éléments possédant le même nombre d'électrons externes ? Il découvrit que les éléments placés dans une même colonne possédaient les mêmes propriétés chimiques. 5) Pourquoi le nom de tableau "périodique" ? Ce tableau est dit périodique en raison de la périodicité avec laquelle les caractéristiques apparaissent (c'est-à-dire de façon régulière, répétitive). chapitre 5 Classification Périodique des Eléments 1/4 4 6) Toutes les cases du tableau étaient-elles remplies ? Comment l'a-t-il justifié ? Toutes les cases n’étaient pas remplies. Mendeleïev expliqua que les places vides correspondaient à des éléments qui n’avaient pas encore été découverts, mais qui existaient. A retenir Les éléments chimiques sont classés par numéro atomique croissant dans un tableau que l'on appelle classification périodique des éléments. Dimitri Mendeleïev, chimiste Russe, est à l'origine de cette classification. Il existe des composés naturels et des composés artificiels (créés par l'homme). II. Tableau périodique simplifié Activité En 1913, la classification périodique évolue. On s'aperçoit que si on tient compte des propriétés chimiques des éléments naturels, les éléments ne doivent pas être classés selon les masses atomiques mais selon le nombre de charges contenus dans le noyau de l'atome (nombre Z). La classification actuelle comporte 112 éléments rangés dans 7 lignes et 18 colonnes, où les éléments sont rangés dans chaque ligne par ordre croissant du numéro atomique Z. Le passage d'une ligne à la ligne suivante dans le tableau périodique correspond au remplissage d'une couche électronique. Ainsi dans la dernière colonne du tableau périodique, la couche électronique externe est pleine. Questions : 1) Dans la classification actuelle, comment sont rangés les éléments ? Dans la classification actuelle, les éléments selon le numéro atomique Z. 2) Quelles sont les particules chargées contenues dans le noyau de l'atome ? Les protons sont les particules chargées du noyau. Les protons sont chargés positivement. 3) Combien d'éléments comporte la classification actuelle ? La classification actuelle comporte 112 éléments. 4) A quoi correspond le passage à la ligne suivante ? Le passage d’une ligne à la suivante dans le tableau périodique correspond au remplissage d’une couche électronique dans l’atome. Activité Construction de la classification périodique des éléments telle que Mendeleïev l'a fait au XIX°. chapitre 5 Classification Périodique des Eléments 2/4 4 I II III IV V VI VII VIII 1 1H 4 2He Hydrogène hélium 7 3Li 8 4Be 11 5B 12 6C 14 7N 16 8O 19 9F 20 10Ne Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon 23 11Na 24 12Mg 27 13Al 28 14Si 31 15P 32 16S 35 17Cl 40 18Ar Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon 1 électron externe 2 électrons externes 3 électrons externes 4 électrons externes 5 électrons externes 6 électrons externes 7 électrons externes 8 électrons externes À retenir Les éléments d'une même colonne ont le même nombre d'électrons sur la couche externe. Le changement de ligne correspond à un changement de couche électronique. Le symbole d'un élément comporte une ou deux lettres. La première est tout en majuscule, la deuxième en minuscule. Il existe à l'heure actuelle 116 éléments dont 92 naturels et 24 artificiels. Il est impératif de connaître pour ces éléments le nom et le symbole chimique. Il existe des moyens mnémotechniques pour les retenir facilement : • • Lili Bêcha Bien Chez Notre Oncle Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Napoléon Sodium chapitre 5 Mange Magnésium Allègrement Aluminium Six François Nestor Fluor Néon Poulets Sans Silicium Phosphore Soufre Classification Périodique des Eléments Claquer Chlore d'Argent Argon 3/4 4 III. Familles et Propriétés chimiques A retenir Les éléments d'une même colonne : - ont des propriétés chimiques voisines - forment une famille • La famille des alcalins est formée du lithium (Li), du sodium (Na), du potassium (K), du rubidium (Rb), du césium (Cs) et du francium (Fr). Les alcalins possèdent un seul électron externe. Les alcalins sont des métaux mous qui réagissent violemment avec l'eau. • La famille des alcalino-terreux est formée du Béryllium (Be), du magnésium (Mg), du calcium (Ca), du strontium (Sr), du baryum (Ba) et du radium (Ra). Les alcalino-terreux possèdent deux électrons sur la couche externe. Ils sont très réactifs avec l'eau mais moins que les alcalins. • La famille des halogènes est formée du fluor (F), du chlore (Cl), du brome (Br), de l'iode (I) et de l'astate (As). Ils possèdent 7 électrons de valence. Ils sont très réactifs et extrêmement toxiques. • La famille des gaz nobles (ou gaz inertes, ou gaz rares) est formée de l'hélium (He), du néon (Ne), de l'argon (Ar), du krypton (Kr), du xénon (Xe) et du radon (Rn). Leur couche de valence est saturée en électrons ce qui leur explique leur grande stabilité. chapitre 5 Classification Périodique des Eléments 4/4 4
