Classification périodique des éléments chimiques

Classification périodique des éléments chimiques

Introduction : La Classification périodique des éléments est un outil essentiel pour étudier les propriétés chimiques des éléments.Elle rassemble le informations dont on a besoin pour chaque élément et de pévoir son comportement dans des réactions chimiques.

1.La classification périodique des éléments.

1.1. La Classification de Mendeleïev

En 1869 Le chimiste russe Dimitri Mendeleïev propose un tableau dans lequel les différents éléments connus sont classés suivant leur masse mais aussi en fonction des ressemblance entre leur propriétés chimiques.

H (1)	?(8)	? (22)	Cu (63,4)	Ag (108)	Hg (200)
	Be (9,4)	Mg (24)	Zn (65,4)	Cd (112)
	B (11)	Al (27,4)	? (68)	Ur (116)	Au (197 ?)
	C (12)	Si (28)	? (70)	Sn (118)
	N (14)	P (31)	As (75)	Sb (122)	Bi (210 ?)
	O (16)	S (32)	Se (79,4)	Te (128 ?)
	F (19)	Cl (35,5)	Br (80)	I (127)
Li (7)	Na (23)	K(39)	Rb (85,4)	Cs (133)	Tl (204)
		Ca (40)	Sr (87,6)	Ba (137)	Pb (207)

Extrait du tableau de Mendeleïev.Les masses atomiques sont indiqués entre parenthèse

Dans ce tableau, trois éléments sont manquants car alors encore inconnus mais leurs masses atomiques et leurs propriétés sont prévues et annoncées.Entre 1875 et 1886 le gallium, le scandium et le germanium sont découverts. Ils présentent des propriétés très proches de celles prédites par D. Mendeleïev.

1.2. La Classification périodique actuelle

Le tableau de Mendeleïev a servi de base à la construction du tabeau périodique actuel, et qui commporte 118 éléments (Depuis la mise à jour de l'UIPAC* du 28 novembre 2016). Ces éléments sont rangés en 7 lignes et en18 colonnes, par leur numéro atomique Z croissant, de sorte que les éléments d’une meme colonne possèdent le meme nombre d’électrons sur leur couche externe.

* IUPAC :International Union of Pure and Applied Chemistry: organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, créée en 1919 qui s’intéresse aux progrès en chimie, chimie physique, biochimie, etc. C’est l’autorité reconnue pour le développement de règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et la terminologie des éléments chimiques et de leurs dérivés, etc.

Classification simplifée des 18 premiers éléments :

	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
1	H (Z=1) (K)1							He (Z=2) (K)2
2	Li (Z=3) (K)2(L)1	Be (Z=4) (K)2(L)2	B (Z=5) (K)2(L)3	C (Z=6) (K)2(L)4	N (Z=7) (K)2(L)5	O (Z=8) (K)2(L)6	F (Z=9) (K)2(L)7	Ne (Z=10) (K)2(L)8
3	Na (Z=11) (K)2(L)8(M1	Mg (Z=12) (K)2(L)8(M)2	Al (Z=13) (K)2(L)8(M)3	Si (Z=14) (K)2(L)8(M)4	P (Z=15) (K)2(L)8(M)5	S (Z=16) (K)2(L)8(M)6	Cl(Z=17) (K)2(L)8(M)7	Ar (Z=18) (K)2(L)8(M)1

formule électronique des atomes des éléments des trois premières lignes de la Classification périodique

2.Les familles d’éléments

2.1.La famille des alcalins : Ce sont les éléments de la première colonne à l’exception de l’hydrogène.

Les trois premiers alcalins sont : lithium Li, sodium Na, potassium K.

a.Quelques propriétés chimique : ce sont des métaux mous,ils ne forment pas de molécules.

Ils réagissent epontanément avec le dioxygène de l’air pour former des composés ioniques: Li₂O , Na₂O , K₂O  (oxydes de lithium, sodium et de potassium) 

 le dihydrogène H₂, des ions Li+, Na⁺, K⁺ et d’ions hydroxydes HO^-.

b.Inteprétation :Les atomes alcalins monoatomiques isolés(X) ont un élecron externe.pour obéir à la régle du duet et de l’octet,ils doivent predre cet électron pour former un ion (X⁺).Ils ne forment pas de liasons covalents.

2.2.La famille des hologènes :Ce sont les éléments de la colonne VII du tableau réduit.Les plus courants sont le fluor F, le chlore Cl, le brome BR, l’iode I.

a.Quelques propriétés chimique : Ils existent dans la nature sous forme d’ions monoatomiques : F^-, Cl^-, Br^-, I^-,.Ces ions forment des composées ioniques de formules NaCl, NaF.., AgCl, AgBr.. .On les trouve aussi  sous forme de molécules diatomiques : F₂, Cl₂, Br₂, I₂.

b.Inteprétation : Les atomes halogènes(X) isolés possèdent 7 électrons sur leurs couches externe.pour obéir à la régle de l’octet,ils doivent gagner 1 électron pour former des ions (X-) ou former 1 liaison covalente.

Remarque : un atome d’hlogène porte 3 doublets non liants.

2.3.La famille des gaz nobles : Ce sont les éléments de la 8^ème colonne (du tableau réduit) : les 3 premiers sont l’hélium He, le néon Ne, L’argon Ar. Ils sont plus stables et inertes chimiquement et ne forment pas d’ions ou de molécules (sauf rares exceptions).

 

3.Utilisation de la classification périodique

Chaque élément a des propriétés chimiques comparables à celle du premier élément de de sa colonne.cette régle peut etre appliquée aux familles des alcalins (colonneI)du bérylium (II), du carbone (XIV), de l’azote (XV), de l’oxygène (XVI), des halogènes (XVII) et des gaz nobles (XVIII).

La charge des ions et le nombre des liaisons covalentes formés par les éléments de différentes familles.