Chapitre 4: La classification périodique des élements


 

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.