Chap 06 - Classification ou tableau périodique des éléments

I ) Classification historique de Mendéléïev :

Mendéléïev (1834-1907) eut l'idée de classer les éléments, connus à son époque, en colonnes et en lignes par ordre de masses molaires atomiques croissantes, de telle manière que les éléments figurant dans une même colonne présentent des propriétés chimiques semblables.

La masse molaire atomique est une grandeur dont la définition sera donnée au chapitre suivant (quantité de matière et grandeurs annexes). D'une façon sommaire, il s'agit de la masse d'un nombre déterminé très grand d'atomes de l'élément considéré dans un échantillon naturel.

II ) Classification moderne :

1) Présentation :

Cette classification comporte 7 lignes (ou périodes) et 18 colonnes.

Critères de classement :

Les éléments sont classés sur chaque par ordre croissant du numéro atomique Z.

Sur une même ligne, les atomes des éléments ont la même couche externe :

Ligne 1 : Couche K  //  Ligne 2 : Couche L  //  Ligne 3 : Couche M

Dans une même colonne, les atomes des éléments ont le même nombre d'électrons sur leur couche externe, qui correspond au numéro de la colonne (sauf pour He)

On étudie en 2^nde des 20 premiers éléments.

 

Tableau périodique :

Tableau complet et détaillé 

III ) Utilisation de la classification périodique :

1) Familles chimiques :

Les propriétés chimiques des atomes des différents éléments (transformation en ions monoatomiques ou capacité à établir une ou plusieurs liaisons covalentes) dépendent essentiellement du nombre d'électrons présents dans leur couche externe.

Or les atomes des éléments appartenant à une même colonne du tableau périodique possèdent justement le même nombre d'électrons dans leur couche externe.

Les atomes des éléments d'une même colonne ont des propriétés très semblables.

Les éléments d'une même colonne constituent une famille chimique.

Les éléments de la première colonne (à l'exception de l'hydrogène) constituent la famille des métaux alcalins.

Les éléments de la deuxième colonne constituent la famille des métaux alcalino-terreux.

Les éléments de l'avant dernière colonne ( 7^ème ou 17^ème ) constitue la famille des halogènes.

Les éléments de la dernière colonne constitue la famille des gaz rares (ou gaz inertes).

2) Prévision du nombre de liaisons covalentes que peut établir un atome :

Le nombre de liaisons covalentes que peut établir un atome dépend du nombre d'électrons que présente cet atome sur sa couche externe.

Pour l'hydrogène dont seule la couche K est concernée, la règle du duet permet de prévoir que cet atome peut donner une liaison covalente.

Pour les atomes des autres éléments dont les couches externes sont L ou M et qui possèdent p électrons dans cette couche externe (ils appartiennent alors à la colonne p), la règle de l'octet permet de prévoir qu'ils peuvent établir 8-p liaisons covalentes.

Exemple: L'oxygène se situe dans la colonne p = 6. n(liaisons) = 8 – p = 8 – 6 = 2

3) Prévision de la charge d'un ion monoatomique.

La règle de l'octet permet de prévoir que les atomes des éléments de :

- la colonne (1) possèdent un électron sur leur couche externe. Ils ont tendance à le perdre pour donner un ion portant une charge positive (cation). Exemples: Li⁺, Na⁺ etc....

- la colonne (2) possèdent deux électrons sur leur couche externe. Ils ont tendance à les perdre pour donner un ion portant deux charges positives. Exemples: Be²⁺, Mg²⁺ etc....

- la colonne (3) possèdent trois électrons sur leur couche externe. Ils ont tendance à les perdre pour donner un ion portant trois charges positives. Exemples: B³⁺, Al³⁺ etc....

- l'avant-dernière colonne (7) dans la présentation réduite, possèdent sept électrons sur leur couche externe. Ils ont tendance à gagner un électron pour donner un ion portant une charge négative (anion). Exemples: F^-, Cl^- etc....

- la dernière colonne ont une couche externe complète. Ils ne donnent aucun ion.

 

 

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