Classification periodique

Classification périodique des éléments
Niveau : 11
Durée
Pré Requis : propriétés du sodium, lithium, potassium (surtout les réactions avec l’eau)
propriétés du dichlore, dibrome, diiode. Leurs réactions avec l’hydrogène,
les métaux et le phosphore)
Objectifs : Permettre aux élèves de savoir comment a été construit le tableau
périodique et comment a été découvert la périodicité.
Faire découvrir la démarche inductive déductive.
Matériels : Les cartes découpées en annexe(inspirées d’un article du Bulletin de
l’Union des Physiciens de France).
Mots clés : Classification périodique, élément, famille des alcalins, famille des
halogènes, composés oxygénés, composés hydrogénés, Mendeleïev.
Déroulement:
Activités du professeur Activités des élèves
Parmi les critères proposés par les élèves,
on peut avoir :
−Ordre alphabétique (latin)
−Par température d’ébullition croissante.
−Par température de fusion croissante
−Par masses atomiques molaires crois-
santes.
Ce sont le lithium, le sodium, le potassium.
Ce sont le béryllium, le magnésium et le
calcium.
Ce sont le bore, l’aluminium et l’arsenic
Ce sont le carbone et le silicium
Ce sont l’azote et le phosphore
Ce sont le chlore, le fluor et le brome
Distribuer les cartes aux élèves sauf
celles des gaz rares non encore décou-
verts à l‘époque de Mendeleïev.
Demander aux élèves de classer les élé-
ments selon le critère de leur choix et de
préciser le critère.
Le professeur indique que parmi tous les
critères envisageables, Mendeleïev avait
choisi celui des masses atomiques molai-
res croissantes.
Demander aux élèves de lire attentivement
les propriétés chimiques des corps
simples.
Le professeur demande aux élèves d’i-
dentifier les corps qui réagissent à
froid avec l’eau.
Les corps qui brûlent vivement dans l’oxy-
gène de l’air
Les corps qui réagissent avec le chlore.
Les corps dont le composé hydrogéné a la
formule AH
4
et le composé oxygéné AO
2
Les corps dont le composé hydrogéné a la
formule AH
3
et le composé oxygéné A
2
O
3
Les corps qui réagissent avec l’hydrogène,
tous les métaux sauf l’or et le platine, le
phosphore et ont comme formule de com-
posé hydrogéné AH

La démarche de Mendeleïev
Classant les éléments connus suivant leurs masses atomiques molaires croissantes,
Mendeleïev les positionne de telle façon que les éléments ayant des comportements
chimiques similaires se trouvent dans une même colonne de classification
Le professeur demande aux élèves de mettre
les cartes des éléments qui possèdent les
propriétés identiques en colonne tout en res-
pectant l’ordre croissant des masses atomi-
ques de gauche à droite et de haut en bas.
Et l’hydrogène, où allez vous le mettre ?
Le professeur fait remarquer aux élèves que
son composé oxygéné ressemble à celui du
sodium et du lithium. On peut donc le met-
tre dans la même colonne.
Qu’avez-vous obtenu ?
Est-ce que le tableau est plein ?
En lisant le tableau de gauche à droite et de
haut en bas, comptez le nombre d’éléments
qui séparent deux éléments successifs ayant
des propriétés chimiques voisines
On constate que des propriétés chimiques
similaires reviennent périodiquement. Cha-
que ligne du tableau est appelée période.
Les élèves mettent les cartes en tableau.
Les élèves mettent l’hydrogéne dans la
même colonne que le lithium et le sodium.
Nous avons obtenu un tableau
Non, il y a des trous.
Il y a 6 éléments
Les élèves peuvent réfléchir sur la famille
des halogènes (F, Cl…) et la famille des al-
calins (Li, Na, K …)
Résumé
Le succès le plus étonnant de Mendeleïev
fut la découverte d’éléments dont il avait
prévu l’existence et auxquels une place dans
le tableau avait été réservée (gallium, scan-
dium, germanium).
En 1894, l’anglais Ramsay découvrit dans
l’atmosphère certains gaz rares. D’autres
gaz rares furent découverts ultérieure-
ment. Le professeur distribue les cartes
associées à ces éléments : hélium, néon,
argon et krypton.
Il demande aux élèves d’étudier les fiches
associées à ces éléments de situer ces élé-
ments dans la classification périodique.
Les élèves recherchent les positions
des gaz rares dans la classification pérido-
que des éléments.
Après avoir remarqué qu’ils ont des proprié-
tés chimiques voisines et en respectant les
deux critères d’établissement de al classifi-
cation périodique, ils les placent dans une
colonne à droite de la classification périodi-

NOM : LITHIUM symbole : Li
Masse atomique molaire : 7 g. mol
-1
Propriétés du corps simple Lithium :
métal blanc argent malléable et mou.
Le plus léger des métaux : flotte sur l'huile.
Tf=180°C Te=1342 °C.
• Réagît à froid avec l'eau avec formation de dihy-
drogéne.,
• Ne réagit pas avec le dioxygène sec en dessous
de 100°
°
C.
• Réagît avec différents acides avec formation de
dihydrogène.
• Réagit avec le dichlore.
Formules de corps composés:
LiH LiCl Li
2
O
NOM : MAGNÉSIUM symbole : Mg
Masse atomique molaIre: 24 g.mol
-1
Propriétés du corps simple magnésium :
Métal blanc argent, malléable et ductile.
Tf=651 °C Te=1107
°
C.
• Brûle dans le dioxygène avec un vif éclat.
• Réagit avec l'acide chlorhydrique et l'acide sulfuri-
que avec formation de dihydrogène.
• Réagît avec le dichlore
Formules de corps composés :
MgCl
2
MgO
NOM: HYDROGÈNE symbole : H
Masse atomique molaire: 1 g.mol
-1
Propriétés du corps simple dihydrogène :
Le plus léger des gaz, se liquéfie difficilement, Très
peu soluble dans l'eau.
Tf=-260 °C Te=~253
°
Ç
• Peut réagir de façon explosive avec le dioxygène.
• Réagît avec le dichlore, le soufre, le diazote,
• le carbone.
• Réagît avec les oxyde métalliques comme CuO et
les oxydes non métalliques comme S0
2
.
Formules de corps composés
H
2
O CH
4
HCl
NOM: BERYLLIUM symbole: Be
Masse atomique molaire: 9 g.mol
-1
Propriétés du corps simple béryllium:
Métal blanc brillant peu dense.
Tf 1278 °C Te= 2970 °C
• S'oxyde à l'air avec un phénomène lumineux
Intense.
• Réagit facilement avec l'acide chlorhydrique et
l'acide sulfurique avec dégagement de
dihydrogène.
• Réagit avec une solution d'hydroxyde de sodium
concentrée.
Formules de corps composés
BeCI
2
BeO
NOM: BORE symbole: B
Masse atomique molaire: 11 g.mol
-1
Propriétés du corps simple bore :
solide noir, léger et très dur.
Mauvais conducteur de la chaleur.
Semi-conducteur électrique
Ts=2079 °C Te=2550 °C
• S’oxyde à T ° élevée.
• Réagit avec l'acIde nitrique et l'acide sulfurique
bouillants.
• A chaud et divisé, réagît avec le dichlore.
Formules de corps composés :
B
2
O
3
B
2
H
6
BCl
3
NOM : POTASSIUM symbole: K
Masse atomique molaire : 39 g. mol
-1
Propriétés du corps simple potassium :
Métal blanc argenté mou comme la cire à T° ordinair e
peu dense.
Tf=63°C Te=760°C
• S’oxyde rapidement à l'air.
• Réagit énergiquement avec l'eau avec formation le
dihydrogène.
• Réagit avec le dichlore.
Formules de corps composés
K
2
O KCl

NOM ARSENIC symbole: As
Masse atomique molaire: 75 g.mol
-1
Propriétés du corps simple arsenic :
Se présente sous forme d'un solide Jaune ou sous
forme d'un solide gris d'aspect métallique, cette der-
nière variété plus stable est bonne conductrice de la
chaleur et de l'électricité.
Tf =817 °C (sous pression) Ts = 613 °C
• Ne s'oxyde pas à l'air sec mais s'oxyde en pré-
sence d'humidité.
• Brûle dans l'air sec à 200°C avec une flamme
bleue.
• Réagit avec l'acide sulfurique concentré à chaud
avec formation de SO
2
• Réagit avec l'acide nitrique, mais peu avec l'acide
chlorhydrique.
• S'enflamme spontanément dans le dichlore.
Formules de corps composés
As
2
O
3
AsH
3
AsCl
3
NOM : CARBONE symbole: c
Masse atomique molaire: 12 g. mol
-1
Propriétés du corps simple carbone:
Plusleurs variétés: solide noir (graphite)- solide trans-
parent blanc:(diamant)
Ts=3652 °C Te=4827
°C
Médiocre conducteur de la chaleur et de l'électricité
• s'oxyde dans l'air pour donner du monoxyde de
carbone ou du dioxyde de carbone
• réagit avec les oxydes métalliques comme l'oxyde
de cuivre CuO.
• Préalablement chauffé, réagit avec l’acide sulfuri-
que avec formation de S0
2
,
Formules de corps composés :
On connaît actuellement plus d’un million de corps
composés contenant l’atome de carbone
CO CO
2
CH
4
CCl
4
NOM: AZOTE symbole: N
Masse atomique molaire 14 g.mol
-1
Propriétés du corps simple diazote:
gaz Incolore et inodore
peu soluble dans l'eau moins dense que l'air
Tf= -210 °C Te= -196 °C
• Assez inerte chimiquement à T° et P ambiantes
• A haute température ou en présence d'étincelles
électriques, il peut se combiner au corps simples
suivants : le dioxygène
les métaux
le dihydrogène
Formule de corps composés :
NO NO
2
NH
3
NOM : SILICIUM symbole Si
Masse atomique molaire: 28 g.mol
-1
Propriétés du corps simple silicium:
Solide bleu acier
Semi-conducteur.
Tf = 1410 °C Te=2680 °C
• Chauffé à l’air, il brûle avec Incandescence.
• Ne réagit pas avec les acIdes.
• Réagit avec de la soude à chaud pour donner du
dihyrogène.
• Se combine à chaud avec le carbone.
Formule de corps composés :
SiO
2
SIH
4
SiCI
4
NOM : FLUOR symbole : F
Masse atomique molaire; 19 g.mol
-1
Propriétés du corps simple difluor :
gaz jaune moins dense que l'air.
Tf=-219 °C Te=-188,1 °C
• Décompose l'eau avec formation de dihydrogène
• Réagît avec le dihydrogène
• Rréagit avec tous les métaux sauf l'or et le platine
• Rréagît avec le phosphore
Formules de corps composés
NaF HF
NOM : OXYGÈNE symbole: o
Masse atomIque molaIre: 16 g.mol
-1
Propriétés du corps simple dioxygène:
gaz Incolore et Inodore.
peu soluble dans l'eau, plus dense que l'aIr.
Tf = -218,4 °C Te = -183 °C
• Se combIne avec la plupart des corps simples en
donnant des oxydes.
Formule de:
Na
2
O CaO H
2
O

NOM: ALUMINIUM symbole: AI
Masse atomique molaire: 27 g.mol
-1
Propriétés du corps simple aluminium:
Métal blanc, bon conducteur de la chaleur et de
l'électricité.
Tf=680 °C Te=2467 °C
• s'oxyde à l'air.
• réagît facilement avec l'acide chlorhydrique et len-
tement avec l'acide sulfurique dilué avec formation
de dihydrogène.
• réagît avec le dichlore.
Formules de corps composés:
AlCl
3
- AlH
3
- AI
2
O
3
NOM : BROME symbole: Br
Masse atomique molaire : 80 g.mol
-1
Propriétés du corps simple dibrome:
Liquide volatil de couleur rouge sombre.
Tf=-7,2 °C Te=58,8 °C
• Réagit avec le dihydrogène.
• Réagit avec les métaux: Na
,
Ca, AI…
• Réagit avec le phosphore blanc.
Formules de corps composés
NaBr HBr
NOM: SOUFRE symbole: S
Masse atomique molaire : 32 g mol
-1
Propriétés du corps simple soufre:
Solide Jaune, isolant électrique.
Tf =113 °C Te=445 °C
• réagît avec te dihydrogène.
• S'enflamme dans le dioxygène.
• Réagit avec le difluor, le dibrome et le dichlore.
• Réagit avec la plupart des métaux et avec le phos-
phore, I'arsenIc et le carbone.
Formules de corps composés
SO
2
SO
3
H
2
S
MCM: CALCIUM symbole Ca
Masse atomique molaire: 40 g.mol
-1
.
Propriétés du corps simple calcium :
Métal blanc brillant
Tf=839 °C Te=1484 °C
• À chaud, il brûle dans le dioxygène
• Réagît avec l'eau avec formation de dihydrogène
• Réagit avec le dichlore.
Formules de corps composés:
CaO - CaCl
2
NOM : SODIUM symbole: Na
Masse atomique molaire : 23 g.mol
-1
Propriétés du corps simple sodium :
metal blanc argenté mou.
Tf=97
,
8 °C Te=893 °C
• S’oxyde à l'aIr
• réagit violemment avec l'eau, avec formation de
dihydrogène.
• Réagit avec le dichlore.
Formules de corps composés:
Na
2
O - NaCI
NOM : CHLORE symbole : Cl
Masse atomique molaire: 35,5 g.mol -1
Propriétés du corps sImple dichlore:
gaz verdâtre, peu soluble dans l'eau.
Tf= -101 °C Te=-34,6 °C
• Réagît violemment avec le dihydrogène.
• Réagit avec les métaux Na, Ca, AI..sauf l'or et le
platine.
• Réagît avec le phosphore blanc.
• L'arsenIc brûle spontanément avec Incandescence
dans le dichlore.
Formules de corps composés:
NaCI HCI