HYDROGENE H

TITRE : la démarche de classification des éléments
Classe : . Seconde rentrée 2010
Durée : 1h20
Thème : Univers
Pré requis
Notions et contenus
Compétences attendues
Éléments chimiques.
Isotopes, ions
monoatomiques.
Caractérisation de l’élément
par son numéro atomique
et son symbole.
Classification périodique des éléments.
Démarche de Mendeleïev pour établir sa
classification.
Critères actuels de la classification : numéro
atomique
et nombre d'électrons de la couche externe.
Connaître et appliquer les règles du « duet » et de
l’octet pour rendre compte des charges des ions
monoatomiques usuels.
Utiliser la classification périodique pour retrouver la
charge des ions monoatomiques.
La situation-problème
A l’aide d’un jeu de carte, on se propose par un cheminement détourné mais efficace car ludique, de permettre de comprendre toute la démarche
intellectuelle de Mendeleiev.
Le(s) consigne(s) donnée(s) à l’élève
Munissez-vous d’un jeu de 32 cartes. Retirez 2 cartes de ce jeu sans les regarder.
Disposez maintenant les cartes restantes devant vous en les arrangeant de façon à avoir un classement cohérent.
Ce classement étant réalisé, devinez les 2 cartes qui vous manquent.
1. Quelle logique guide votre réflexion ?
2. Un grand chimiste a suivi une démarche analogue : comment s’appelle-t-il ?
Le(s) support(s) de travail
Classez maintenant les éléments chimiques d’après les critères affichés sur les cartes suivantes

ELEMENT HYDROGENE H
ELEMENT LITHIUM Li
ELEMENT BERYLLIUM Be
ELEMENT ALUMINIUM Al
découverte : en 1776 par Cavendish
éthymologie : du grec hydro (eau) et genes
(formant)
masse molaire : 1 g/mol
découverte : en 1817 par Arfvedson
éthymologie : du grec lithos (pierre)
masse molaire : 7 g/mol
découverte : en 1828 par Wohler
éthymologie : du grec beryllos (doux, amer)
masse molaire : 9 g/mol
découverte : en 1827 par Wohler
éthymologie : du latin alumen
masse molaire : 27 g/mol
corps simple : dihydrogène H2
le plus léger des gaz, se liquéfie difficilement,
très peu soluble dans l'eau
Tfusion : -260 °C Tébullition : -253°C
- réagit de façon explosive avec O2,
- réagit avec Cl2, S, N2, C,
- réagit avec les oxydes métalliques CuO et non-
métalliques SO2
corps simple : lithium Li
métal blanc argent malléable et mou, le plus léger
des métaux (flotte sur l'huile),
Tfusion : 180°C Tébullition : 1342°C
- réagit à froid avec l'eau en formant H2,
- ne réagit pas avec le dioxygène sec en dessous
de 100°C,
- réagit avec différents acides en formant H2,
- réagit avec Cl2
corps simple : béryllium Be
métal blanc brillant peu dense
Tfusion : 1278°C Tébullition : 2970°C
- s'oxyde à l'air avec un phénomène lumineux
intense
- réagit facilement avec l’acide chlorhydrique et
l'acide sulfurique en dégageant H2,
- réagit avec une solution d'hydroxyde de sodium
concentrée
corps simple : aluminium Al
métal blanc, bon conducteur de chaleur et
d'électricité
Tfusion : 660°C Tébullition : 2467°C
- s'oxyde à l'air
- réagit facilement avec l'acide chlorhydrique et
sulfurique en formant H2,
- réagit avec Cl2
corps composés : H2O, CH4, HCl
corps composés : Li2O, LiH, LiCl
corps composés : BeO, BeCl2
corps composés : Al2O3, AlCl3, AlH4
ELEMENT BORE B
ELEMENT CARBONE C
ELEMENT AZOTE N
ELEMENT SILICIUM Si
découverte : en 1808 par Davy et Gay-Lussac
éthymologie : de l’arabe Buraq et du Persan
Burah
masse molaire : 11 g/mol
découverte : préhistoire
éthymologie : du latin carbo (charbon)
masse molaire : 12 g/mol
découverte : en 1772 par Rutherford
éthymologie : de a (privatf) et du grec zôé (vie)
masse molaire : 14 g/mol
découverte : en 1824 par Berzelius
éthymologie : du latin silicis (silex)
masse molaire : 28 g/mol
corps simple : bore B
solide noir, léger et très dur, mauvais conducteur
de chaleur, semi-conducteur électrique
Tfusion : 2079°C Tébullition : 2550°C
- s'oxyde à température élevée,
- réagit avec l'acide nitrique et sulfurique
bouillant,
- réagit avec Cl2 à chaud et divisé
corps simple : carbone C
solide noir (graphite) et transparent (diamant),
médiocre conducteur de chaleur et d'électricité
Tfusion : 3652°C Tébullition : 4827°C
- s'oxyde dans l'air pour donner CO et CO2,
- réagit avec les oxydes métalliques comme CuO,
- réagit à chaud avec l'ac sulfurique formant SO2
corps simple : diazote N2
gaz incolore et inodore, peu soluble dans l'eau,
moins dense que l'air, assez inerte à température
et pression ambiantes,
Tfusion : -210°C Tébullition : -196°C
- il peut réagir avec O2, les métaux et H2 à haute
température ou avec décharges électriques,
corps simple : silicium Si
solide bleu acier, semi-conducteur,
Tfusion : 1410°C Tébullition : 2680°C
- chauffé à l'air il brûle avec incandescence,
- ne réagit pas avec les acides,
- réagit avec la soude à chaud en formant du H2,
- se combine à chaud avec le carbone
corps composés : B2O3, B2H6, BCl3
corps composés : CO, CO2, CH4, CCl4
corps composés : NO,NO2, NH3
corps composés : SiO2, SiH4, SiCl4
ELEMENT SOUFRE S
ELEMENT CHLORE Cl
ELEMENT POTASSIUM K
ELEMENT PHOSPORE P
découverte : en 1777 par Lavoisier
éthymologie : du latin sulphurium
masse molaire :32 g/mol
découverte : en 1774 par Scheele
éthymologie : du grec chloros (jaune-vert)
masse molaire : 35,5 g/mol
découverte : en 1807 par Davy
éthymologie : de l’anglais potash (potasse)
masse molaire : 39 g/mol
découverte : en 1669 par Brand
éthymologie : du grec phosphoros (ancien nom
de Vénus)
masse molaire : 31 g/mol
corps simple : soufre S
solide jaune, isolant électrique,
Tfusion 113°C Tébullition : 445°C
- réagit avec H2,
- s'enflamme dans le O2,
- réagit avec F2, Br2 et Cl2,
- réagit avec la plupart des métaux et avec le
phosphore, l'arsenic, et le carbone
corps simple : dichlore Cl2
gaz verdâtre, peu soluble dans l'eau
Tfusion : -101°C Tébullition : -34,6°C
- réagit violemment avec H2,
- réagit avec les métaux Na, Ca, Al sauf l'or et le
platine,
- réagit avec le phosphore blanc, l'arsenic
- brûle spontanément avec incandescence dans le
dichore
corps simple : potassium K
métal blanc argenté mou comme la cire, peu
dense
Tfusion : 63°C Tébullition : 760°C
- s'oxyde rapidement à l'air,
- réagit énergiquement avec l'eau en formant H2,
- réagit avec le dichlore
corps simple : phospore P
solide blanc qui luit à l'obscurité, devient jaune à
la lumière et se recouvre de phospore rouge,
Tfusion : 44°C Tébullition : 280°C
- le blanc réagit avec O2 dès 60°C,
- réagit avec avec Cl2,
- réagit avec des solutions basiques,
- réagit avec tous les métaux y compris l'argent et
le platine
corps composés : SO2, SO3,H2S
corps composés : NaCl, HCl
corps composés : K2O, KCl
corps composés : P2O5, PH3, PCl3

ELEMENT OXYGENE O
ELEMENT FLUOR F
ELEMENT SODIUM Na
ELEMENT MAGNESIUM Mg
découverte : en 1772 par Priestley
éthymologie : du grec oxys (acide) et genes
(formant)
masse molaire : 16 g/mol
découverte : en 1886 par Moisson
éthymologie : du latin fluere (flot, courant)
masse molaire : 19 g/mol
découverte : en 1807 par Davy
éthymologie : du latin Sodanum
masse molaire : 23 g/mol
découverte : en 1808 par Davy
éthymologie : de Magnesia, distric de Thessalie
masse molaire : 24 g/mol
corps simple : dioxygène O2
gaz incolore et inodore, peu soluble dans l'eau,
plus dense que l'air,
Tfusion : -218°C Tébullition : -183°C
- se combine avec la plupart des corps simples en
donnant des oxydes
corps simple : difluor F2
gaz jaune moins dense que l'air
Tfusion : -219°C Tébullition : -188°C
- décompose l'eau avec formation de H2,
- réagit avec H2, avec tous les métaux sauf l'or et
le platine, avec le phosphore
corps simple : sodium Na
métal blanc, argenté, mou
Tfusion : 98°C Tébullition : 893°C
- s'oxyde à l'air,
- réagit violemment avec l'eau en formant H2,
- réagit avec le dichlore
corps simple : magnésium Mg
métal blanc argent, malléable
Tfusion : 651°C Tébullition : 1107°C
- brûle dans O2 avec un vif éclat,
- réagit avec l'acide chlorhydrique et l'acide
sulfurique en formant H2,
- réagit avec Cl2
corps composés : Na2O, CaO, H2O
corps composés : NaF, HF
corps composés : Na2O, NaCl
corps composés : MgO, MgCl2
ELEMENT CALCIUM Ca
ELEMENT ARSENIC As
ELEMENT BROME Br
découverte : en 1808 par Davy
éthymologie : du latin calx (chaux)
masse molaire : 40 g/mol
découverte : en 1250 par Albert Magnus
éthymologie : du grec arsenikos (mâle)
masse molaire : 75 g/mol
découverte : en 1826 par Balard
éthymologie : du grec bromos (puanteur)
masse molaire : 80 g/mol
corps simple : calcium Ca
métal blanc brillant
Tfusion : 839°C Tébullition : 1484°C
- il brûle à chaud dans O2,
- réagit avec l'eau en formant H2,
- réagit avec Cl2
corps simple : arsenic As
solide jaune ou gris d'aspect métallique (stable et
conducteur)
Tfusion : 817°C Tébullition : ?
- s'oxyde qu'à l'air humide,
- brûle dans l'air dès 200°C,
- réagit avec l'acide sulfurique en formant SO2,
- réagit avec l'acide nitrique,
- s'enflamme dans Cl2
corps simple : dibrome Br2
liquide volatil rouge sombre
Tfusion : 7,2°C Tébullition : 58,8°C
- réagit avec H2,
- réagit avec les métaux,
- réagit avec le phosphore blanc
corps composés : CaO, CaCl2
corps composés : As2O3, AsH3, AsCl3
corps composés : NaBr, HBr
Mendeleiev a eu l’idée de classer les éléments dans un tableau respectant les familles connues et leurs propriétés, ce qui lui a permis de faire l’hypothèse de
l’existence d’éléments encore inconnus par des cases qui apparaissaient comme vides. Plus tard, des chimistes ont découvert ces éléments qui sont venus
compléter ces cases vides.
Une proposition de bilan de cours
La classification périodique des éléments utilise 2 critères de classement :
- la masse molaire atomique croissante sur les lignes
- les propriétés chimiques analogues sur les colonnes