Chapitre IV : Classification périodique des éléments
Histoire de la classification périodique:
1- Contributions de Mendeleïev et d'autres scientifiques :
- Dmitri Mendeleïev (1869) :
- Propose la première version de la table périodique.
- Organise les éléments selon les masses atomiques croissantes et les propriétés chimiques.
- Prédit l'existence et les propriétés de certains éléments encore non découverts (ex. : gallium, germanium).
- Julius Lothar Meyer :
- Simultanément à Mendeleïev, travaille sur une table périodique basée sur les volumes atomiques.
- Autres contributions :
- Antoine Lavoisier : Classification des éléments en métaux et non-métaux.
- Johann Wolfgang Döbereiner : Loi des triades (groupement d'éléments aux propriétés similaires).
- John Newlands : Loi des octaves (répétition périodique des propriétés chimiques tous les huit éléments).
2- Évolution de la table périodique :
- Mendeleïev à aujourd'hui :
- Ajout des éléments découverts après Mendeleïev.
- Réorganisation basée sur le nombre atomique (Henry Moseley, 1913).
- Introduction des blocs s, p, d, f (Glenn T. Seaborg, 1940s).
3- Structure de la table périodique:
Périodes et groupes :
- Périodes :
- Lignes horizontales de la table.
- Indiquent le nombre de couches électroniques occupées.
- Groupes :
- Colonnes verticales de la table.
- Indiquent le nombre d'électrons dans la couche de valence.
- Groupes numérotés de 1 à 18.
Blocs s, p, d, et f :
- Bloc s :
- Groupes 1 et 2 (plus l'hydrogène et l'hélium).
- Éléments avec des électrons de valence dans les orbitales s.
- Bloc p :
- Groupes 13 à 18.
- Éléments avec des électrons de valence dans les orbitales p.
- Bloc d :
- Groupes 3 à 12 (métaux de transition).
- Éléments avec des électrons de valence dans les orbitales d.
- Bloc f :
- Lanthanides et actinides.
- Éléments avec des électrons de valence dans les orbitales f.
4-Propriétés périodiques des éléments:
Rayon atomique :
- Définition : Distance moyenne entre le noyau et les électrons de valence.
- Tendance : Diminue de gauche à droite dans une période ; augmente de haut en bas dans un groupe.
Énergie d'ionisation :
- Définition : Énergie nécessaire pour arracher un électron d'un atome à l'état gazeux.
- Tendance : Augmente de gauche à droite dans une période ; diminue de haut en bas dans un groupe.
Affinité électronique :
- Définition : Énergie libérée lorsqu'un atome à l'état gazeux capture un électron.
- Tendance : Généralement, devient plus négative de gauche à droite dans une période ; varie de manière moins régulière de haut en bas dans un groupe.
Électronégativité :
- Définition : Capacité d'un atome à attirer les électrons dans une liaison chimique.
- Échelle de Pauling : Mesure courante de l'électronégativité.
- Tendance : Augmente de gauche à droite dans une période ; diminue de haut en bas dans un groupe.
Groupes et familles d'éléments:
1- Métaux alcalins (Groupe 1) :
- Propriétés : Très réactifs, surtout avec l'eau ; forment des composés ioniques.
- Exemples : Lithium (Li), Sodium (Na), Potassium (K).
2- Métaux alcalino-terreux (Groupe 2) :
- Propriétés : Réactifs, mais moins que les alcalins ; forment des composés ioniques.
- Exemples : Béryllium (Be), Magnésium (Mg), Calcium (Ca).
3- Halogènes (Groupe 17) :
- Propriétés : Très réactifs ; forment des sels avec les métaux.
- Exemples : Fluor (F), Chlore (Cl), Brome (Br).
4- Gaz nobles (Groupe 18) :
- Propriétés : Très peu réactifs ; gaz monoatomiques.
- Exemples : Hélium (He), Néon (Ne), Argon (Ar).
5- Métaux de transition (Groupes 3 à 12) :
- Propriétés : Diverses ; souvent de bons conducteurs d'électricité et de chaleur ; forment des composés colorés.
- Exemples : Fer (Fe), Cuivre (Cu), Zinc (Zn).
6- Lanthanides et actinides :
- Propriétés : Éléments des blocs f ; souvent utilisés dans les alliages et les matériaux avancés.
- Exemples : Lanthane (La), Uranium (U).
Applications de la classification périodique:
1- Prédiction des propriétés chimiques :
- Utilisation : La position d'un élément dans la table permet de prédire ses propriétés chimiques et physiques.
- Exemple : Réactivité des métaux alcalins, formation de composés ioniques.
2- Réactivité et tendances chimiques :
- Tendances : Comprendre les tendances périodiques aide à prédire comment un élément réagira avec d'autres.
- Exemple : Formation de liaisons covalentes ou ioniques, réactivité des halogènes.
3- Applications industrielles et technologiques :
- Exemples :
- Métaux de transition utilisés comme catalyseurs industriels.
- Lanthanides dans les aimants puissants et les phosphores des écrans.
- Gaz nobles dans l'éclairage et la protection des réacteurs nucléaires.