III. Utilisation de la classification périodique

Chimie B :
Constitution de la
matière
CHAPITRE 3 :
La classification périodique des éléments
2nde _ _ _
samedi 27 mai 2017
Objectifs : Présenter la version actuelle de la classification de Mendeleiev. En utilisant la classification
périodique des éléments, retrouver la charge des ions monoatomiques et le nombre de liaisons que
peuvent établir les éléments de quelques familles de cette classification.
I. Mendeleiev (1834-1907)
AE – Étude de document : p.204
Au cours du XIXème siècle, des familles d’éléments chimiques qui possèdent des propriétés chimiques
similaires ont été étudiées. Plusieurs tentatives de classification des éléments ont alors été proposées, mais
aucune ne permettait de rendre compte de toutes les propriétés chimiques alors connues.
En 1869, Dmitri Mendeleiv proposa une classification des éléments par masse atomique croissante. La
masse d’un atome étant beaucoup trop petite pour être mesurée directement, on définissait alors la masse
atomique par comparaison avec la masse atomique de l’élément hydrogène qui a été arbitrairement fixée à 1.
Dans cette classification, Dmitri Mendeleiv place sur une même ligne des éléments chimiques présentant
les mêmes propriétés chimiques. Pour respecter la périodicité, il est parfois amené à inverser l’ordre croissant
des masses atomiques (par exemple entre le Tellium 128 et l’Iode 127), ou à laisser des cases vides. Sa
classification a donc permis de prévoir l’existence d’éléments alors inconnus. La découverte ultérieure des
éléments manquants lui donnera raison. Cependant, quelques imprécisions subsistent (ex : Be et Mg n sont
pas classée avec Ca et Sr).
II. Les critères actuels de classification
La classification actuelle s’appuie sur celle de Mendeleiev, mais une meilleure connaissance de la
structure interne de l’atome nous a permis de modifier les critères de classification :
Les éléments sont classés en ligne par numéro atomique croissant, ce qui résout les problèmes liés à
l’ordre de classement des éléments.
Chaque colonne du nouveau tableau regroupe tous les atomes qui possèdent le même nombre d’électrons
sur leur couche externe. En effet, on a défini la couche externe comme celle qui contient les électrons les
plus faciles à déplacer, donc susceptibles de prendre part à des transformations chimiques.
Définition : Dans la Classification Périodique :
- les éléments sont classés par numéro atomique croissant ;
- chaque ligne du tableau est appelée période. Une nouvelle période est utilisée
chaque fois qu’on commence à remplir une nouvelle couche de la structure
électronique d’un atome.
AE - Exercice :
Donner la couche externe et le nombre d’électrons externes de l’élément Bismuth Bi.
2. Même question pour l’élément Césium Cs.
1.
1
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III. Utilisation de la classification périodique
a) Familles chimiques
Vidéo élément lithium
Définition : Chaque colonne du tableau contient des éléments qui possèdent le même remplissage
de leur couche électronique externe : il constituent une famille d’éléments qui possèdent
des propriétés chimiques voisines.
Définition : La famille des gaz nobles représente la colonne n°VIII. Ses atomes possèdent une
grande inertie chimique.
Définition : La famille des alcalins représente la colonne n°I. Ses atomes possèdent 1 électron sur
leur couche externe.
AE - Exercice : Quelle est la charge d’un ion formé à partir d’un élément de cette famille ?
Définition : La famille des halogènes représente la colonne n°VII. Ses atomes possèdent 7
électrons sur leur couche externe.
AE - Exercice :
Quelle est la charge d’un ion formé à partir d’un élément de cette famille ?
2. Combien de liaisons covalentes un élément de cette famille doit-il former pour respecter la règle de
l’octet ?
1.
Conclusion : Tous les éléments d’une même colonne perdent ou gagnent le même nombre
d’électrons pour former des ions monoatomiques de même charge et atteindre la
structure électronique du gaz noble le plus proche.
b) Formule des molécules usuelles
AE : Observer le modèle de LEWIS de différentes molécules.
Exercice :
1.
2.
3.
4.
5.
Combien de liaisons l’élément hydrogène forme-t-il lorsqu’il appartient à une molécule ? Pourquoi ?
Combien de liaisons l’élément carbone forme-t-il lorsqu’il appartient à une molécule ? Pourquoi ?
Combien de liaisons l’élément silicium forme-t-il lorsqu’il appartient à une molécule ? Pourquoi ?
Combien de liaisons l’élément azote forme-t-il lorsqu’il appartient à une molécule ? Pourquoi ?
Combien de liaisons l’élément oxygène forme-t-il lorsqu’il appartient à une molécule ? Pourquoi ?
Conclusion : Tous les éléments d’une même colonne peuvent former un nombre de liaisons
égal au nombre d’électrons qui leur manque pour atteindre la structure
électronique du gaz noble le plus proche.
Exemple n°1 : les éléments de la colonne n°V (azote N, phosphore P, arsenic As, antimoine
Sb, bismuth Bi) peuvent former trois liaisons pour atteindre la structure électronique du gaz
noble le plus proche (colonne n°VIII). Par exemple : NH3 ; PH3 (phosphure d’hydrogène) ;
AsH3 (arséniure d’hydrogène) ; SbH3 (antimoniure d’hydrogène) ; BiH3 ( ??) … mais aussi
CH5N (méthylamine) formule semi-développée : CH3NH2
AE - Exercice : Exemple n°2 : Composés avec l’oxygène :
Trouver la formule du composé que forme l’élément silicium avec l’élément oxygène, afin que chaque atome
respecte la règle de l’octet.
Corrigé : Le dioxyde de silicium permet au silicium et à l’oxygène d’obéir à la règle de l’octet. Si
(IVème colonne) doit former 4 liaisons alors que chaque O doit en former 2. D’où la formule
SiO2. Autres exemples de la même colonne : CO2 ; SiO2 ; SnO2.
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c) Les composés ioniques
Définition : Un composé ionique est un corps pur composé contenant un anion et un cation. Sa
charge électrique globale est neutre.
AE - Exercice : Une solution aqueuse est formée par dissolution dans l’eau d’un composé
ionique appelé chlorure d’aluminium. Lors de cette dissolution, les ions contenus dans un
composé ionique se séparent les uns des autres et se dispersent dans l’eau.
Quel ion monoatomique peut former l’élément aluminium ? Le chlore ?
Réponse : ion aluminium Al3+ et ion chlorure Cl-. Le composé ionique est électriquement neutre
2. Sachant qu’un composé ionique est globalement neutre, trouver la formule de ce composé.
Réponse : Le composé ionique est électriquement neutre. Il faut donc 3 ions chlorure pour 1 ion aluminium.
Sa formule est donc (Al3+ + 3Cl-) ou AlCl3.
3. Ecrire l’équation de dissolution du chlorure d’aluminium dans l’eau.
Réponse AlCl3  (Al3+ + 3Cl-)
4. La soude est formée à partir d’ions hydroxyde (OH-) et d’ions sodium. Donner la formule d’un ion
sodium, et en déduire la formule de la soude.
Réponse : ion sodium Na+ et ion hydroxyde OH-. Le composé ionique est électriquement neutre. C’est
(Na+ + OH-) ou NaOH.
5. Le test de reconnaissance de l’ion aluminium consiste à ajouter de la soude dans une solution inconnue.
Si l’ion aluminium est présent, alors il se forme un précipité blanc d’hydroxyde d’aluminium. Trouver la
formule de ce composé.
Réponse : Al(OH)36. Écrire l’équation de cette réaction puis ajuster les coefficients stoechiométriques.
1.
(Al3+ + 3Cl-) + (Na++ OH-)

Al(OH)3- + (Na+ + Cl-)
Rappel : Pour ajuster les coefficients stoechiométriques, on indique devant la formule des
composés la quantité nécessaire pour que la conservation des éléments soit respectée
au cours de la transformation chimique.
(Al3+ + 3Cl-) + 3 (Na+ + OH-) 
Al(OH)3- + 3 (Na+ + Cl-)
Conclusion de l’exercice : la solution contient des ions sodium et des ions chlorure, c’est une
solution de chlorure de sodium (eau salée). Le précipité est de l’hydroxyde d’aluminium.
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