Seconde_Thème 1_L’UNIVERS chapitre 6 I. chapitre 6_La classification périodique des éléments LA CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS que l’iode I et le tellure Te bien que l’iode soit plus léger. Il laisse aussi des cases vides en prévoyant la découverte de nouveaux éléments dont il estime les masses atomiques et prédit les propriétés en analysant les éléments de la même colonne et de la même ligne. Les démarches historiques de classification. 1. Les premières classifications. Depuis l’antiquité, on connaissait déjà une dizaine d’éléments tel que le ème cuivre, le fer, l’or, le soufre ou encore l’argent. Mais jusqu’au XVIII siècle, il n’y eut pas beaucoup de découverte si bien qu’on ne connaissait qu’une douzaine d’éléments. ème Puis, au début du XIX siècle, Lavoisier recense une trentaine de corps simples, c’est-à-dire des espèces chimiques ne contenant qu’un seul élément chimique. On les regroupe alors d’après la similitude de leurs propriétés chimiques sous forme de famille. C’est ainsi que naît la théorie des triades. Une triade est un groupe de trois éléments ayant des propriétés similaires. Parmi elles, on peut noter la triade lithium / sodium / potassium, étudiée en 1818 par la chimiste anglais H. Davy, et la triade chlore / brome / iode, que l’on doit à l’Allemand J.W. Döbereiner en 1817. ème Les nombreuses découvertes du XIX ont doublé le nombre d’éléments chimiques connus et une vingtaine de triades est alors identifiée. Cependant, les chimistes éprouvent la nécessité d’un classement plus ordonné à l’instar de la classification binomiale (appellation formée de deux mots latins écrits en italique : le premier indique le genre auquel l’espèce appartient, le second l’espèce en tant que telle. Ex : Homo Sapiens et Australopithecus afarensis [Lucy : -3,5 Ma]) du Suédois Carl Von Linné (1707-1778. Père de la taxinomie, science dont l’objet consiste à nommer et classifier les formes vivantes : classe, ordre, famille, genre, espèce). A cette époque, la structure de l’atome n’est pas encore établie. Pour caractériser l’élément chimique, on utilise la masse atomique en prenant celle de l’atome d’hydrogène comme masse de référence. Ainsi, la masse atomique 16 de l’oxygène signifie qu’il est 16 fois plus lourd que l’hydrogène. Le chimiste britannique John Alexander Newlands entreprend de classer les éléments par ordre de poids atomique croissant et il trouve que les propriétés semblaient se répéter tous les 7 éléments. Musicien amateur, il énonce la loi des octaves : ‘le huitième élément qui suit un élément donné ressemble au premier comme la huitième note de l’octave ressemble à la première’. Ces travaux furent tournés en dérision. 2. La classification selon Mendeleïev. En se basant sur les travaux précédents, le russe Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907) classe lui aussi les éléments par masses atomiques croissantes. Il se rend compte néanmoins que les propriétés similaires se retrouvent à intervalles réguliers. Il en conclut l’existence d’une périodicité des propriétés parmi les éléments chimiques. En 1869, il propose une première classification. Les 63 éléments figurant dans son tableau sont donc classés par ordre de masses atomiques croissantes et les familles d’éléments ayant des propriétés voisines sont regroupées sur une même ligne. Pour respecter la périodicité, Mendeleïev est parfois amené à inverser des éléments tels M.Meyniel 3. Succès et limites de la classification de Mendeleïev. En 1875, le français Lecoq de Boisbaudran découvre le gallium, 4 ans plus tard, le suédois Lars Fredrick Nilson trouve le scandium et, en 1886, l’allemand Clemens Alexander Winkler isole le germanium. Ce sont trois éléments correspondants aux cases vides laissés par Mendeleïev dont il avait prédit les caractéristiques de façon pertinente : Elément Masse atomique (g.mol-1) Densité Couleur Oxyde Chlorure Téb (°C) êka-silicium 70 5,5 Gris poussière EkO2 EkCl4 < 100 germanium 72,6 5,47 Gris blanc GeO2 GeCl4 86 Comparaison des propriétés de l’êka-silicium évoqué par Mendeleïev et du germanium découvert par Winkler Enfin, maintenant que la structure atomique est élucidée, il apparaît plus convenable de classer les éléments par ordre croissant de numéro atomique Z puisqu’en effet les propriétés physiques et chimiques découlent de ce nombre. Et cela justifie, par ailleurs, l’inversion de l’iode (Z = 53) avec le tellure (Z = 52) malgré la masse atomique plus faible de l’iode ! Cependant, malgré le génie de Mendeleïev, la méconnaissance de la structure de l’atome (l’électron n’a pas encore été découvert par Lord Kelvin), de l’isotopie et les nombreux éléments manquants font obstacle à une classification définitive. Il y a dans le tableau quelques erreurs. Par exemple, on sait aujourd’hui que le béryllium Be et le magnésium Mg ont des propriétés analogues au calcium Ca et au strontium Sr. Certaines découvertes, comme celle du lanthane La et des gaz nobles, posent problème à Mendeleïev, car il ne sait pas où les placer. Conclusion : Néanmoins, sa classification a permis à la chimie de faire d’énormes progrès. Mendeleïev reste, dans l’histoire, l’homme qui a créé le tableau périodique.