I) Construction du historique de la classification périodique des éléments

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1 TP n 5 Chapitre 4 La classification périodique des éléments chimiques Objectifs : (Re)Construire le tableau de classification périodique des éléments selon la méthode historique de Mendeleiev. Construire le tableau de classification périodique des éléments selon la méthode "moderne". Vérifier la "périodicité" des propriétés chimiques de certains éléments chimiques. I) Construction du historique de la classification périodique des éléments 1) Le génie de Mendeleiev Dix septième enfant de la famille Mendeleiev, Dimitri vient au monde en Très jeune, il se passionne pour la chimie. Il assiste au premier congrès international de la chimie, en 1860, où des scientifiques se réunissent nombreux pour la première fois, et où de nouvelles idées sur les propriétés chimiques des éléments sont présentées, grâce à l'avancée des techniques du XIXème siècle. Vivement intéressé, il se met au travail et présente, dès 1869 une première classification des éléments basée sur une loi de périodicité... Mendeleiev constate en effet qu'en rangeant les 63 éléments connus alors à l'époque, par masse atomique croissante, il retrouve, à intervalles réguliers, des éléments dont les propriétés chimiques sont proches. Dans son tableau, il les regroupe en famille, suivant des lignes. Les éléments d'une même famille ont des propriétés chimiques voisines. Pour respecter les propriétés chimiques, il est obligé de faire quelques inversions (Exemple : iode I et tellure Te). Il laisse également des cases vides, supposant à priori, qu'elles devraient correspondre à des éléments chimiques encore inconnus, dont il va prévoir les propriétés! Son travail n'a été reconnu que lorsque ces éléments "manquants" ont finalement été découverts avec les propriétés prévues par Mendeleiev! 1. Combien d'éléments Mendeleiev s'est il "contenté" de classer? Dans son tableau, que range Mendeleiev : Dans une colonne? Dans une ligne? Citer, dans sa classification périodique, 2 éléments inversés. Pourquoi a t'il effectué cette inversion?...

2 4. Comment Mendeleiev justifia les places vides dans son tableau? Quand a t-on, cette année, utilisé la notion de "période"? Quelle idée se cache derrière cette notion de période?... Expérience n 1 2) La périodicité des propriétés chimiques des éléments Dans un tube à essais propre, verser environ 2 ml (~2 cm de hauteur dans le tube) de solution aqueuse contenant des ions Chlorure (Cl - ), à l'aide d'une pipette pasteur propre, à usage unique! Ajouter ensuite quelques gouttes de solution de nitrate d'argent dans ce tube. Observer et décrire ce qu'on voit : que se forme t'il? Observation 1 :... Observation 2 :... Observation 3 :...

3 7. Que peut on en conclure quant à cette expérience et à ces 3 observations (en pensant à ce que "cherchait" à faire Mendeleiev...)? Qu'en déduire quant à la propriété chimique des 3 éléments présentés (Cl, Br, I)? Comment doivent ils être alors classés dans le tableau périodique de Mendeleiev selon sa logique? Expérience n 2 Protocole :... Observation : Observations : Conclusion : 10.Quels éléments chimiques ici utilisés partagent dans cette expérience les mêmes propriétés chimiques? Où devront il se situer l'un par rapport à l'autre dans la classification périodique?......

4 3) Construction du tableau généralisation On dispose d'un jeu de 15 cartes "d'identité" d'éléménts chimiques établies par Dimitri Mendeleiev avec ses connaissances de l'époque : sur ces cartes figurent, par exemple, les propriétés physiques, chimiques (ses capacités à réagir avec d'autres espèces chimiques), les corps que l'élément considéré peut former avec d'autres éléments... On va essayer, comme Mendeleiev à son époque, de former des familles d'éléments dont les "propriétés" se ressemblent, et pour cela il faut comparer les informations figurant sur ces cartes... et établir une première version de sa classification Dans le tableau ci-contre, tenter de classer les 15 éléments chimiques dont on possède la "carte", en respectant les critères historiques que Mendeleiev a formulés... II)Construction actuelle (moderne) de la classification périodique des éléments 1) Critères actuels de la classification périodiques des éléments Les éléments chimiques sont classés par numéro atomique croissant. Les éléments dont les atomes ont le même nombre d'électrons sur leur couche externe (dite de "...") sont regroupés dans une même colonne. Une nouvelle ligne est commencée chaque fois qu'une nouvelle couche électronique se remplit. 13.Pour les 18 éléments chimiques suivants, donner ci-dessous la structure (ou configuration) électronique (écriture en (K)(L)... ) des éléments chimiques correspondants. Element Al Ar B Be C Cl F H He Z Structure Electronique Element Li Mg N Na Ne O P S Si Z Structure Electronique

5 14.Compléter enfin le tableau périodique ci-dessous en respectant les critères actuels de classification. 15.Griser les cases qui ne peuvent être remplies. 16.Quels éléments Mendeleiev ne connaissait pas à son époque? Pour quelle raison? Comment expliquer la périodicité des propriétés chimiques des éléments rencontrée dans le tableau (penser à la structure électronique des éléments chimiques et à la règle de l'octet)? Quelle est la différence principale entre le tableau de Mendeleiev et le tableau actuel?.... Conclusion : Au début de son ouvrage sur les principes de la chimie, Mendeleiev se pose la question suivante : "Quelle est la cause de l'analogie et quel est le rapport des groupes d'éléments entre eux?" 19.Pouvait il réellement répondre à cette question? Pourquoi?

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