Chapitre 2 : Classification Périodique des Éléments

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1 Chapitr 2 : Classification Périodiqu ds Élémnts I. cortèg élctroniqu 1. Couchs élctroniqus A Z X : ct atom possèd Z élctrons. Cs élctrons rstnt rlativmnt près du noyau à caus d l'attraction élctrostatiqu. On constat xpérimntalmnt qu, pour arrachr un élctron à un atom, il faut fournir d l'énrgi, qui vari slon ls élctrons. Donc tous ls élctrons n sont pas équivalnts. s élctrons d'un atom s répartissnt n couchs applés "nivaux d'énrgi". Chaqu couch st caractérisé par un nombr ntir positif n : l nombr quantiqu. Plus n st ptit, plus l'élctron st lié à l'atom t plus grand st l'énrgi qu'il faut fournir pour l'n arrachr. valur d n nom d la couch N O 2. Structur élctroniqu Princip d Pauli : chaqu couch contint un nombr limité d'élctrons. nombr maximal d'élctrons qu put contnir la couch n st 2n 2. valur d n nb maxi d'élctrons s élctrons commncnt à occupr ls couchs d nombr quantiqu l plus faibl. Exrcics 1 & 2 p Rprésntation d wis Ctt rprésntation a pour but d schématisr la structur élctroniqu xtrn d'un atom ou d'un ion. On n tint pas compt ds élctrons ds couchs intrns. s élctrons d la drnièr couch (xtrn) sont rprésntés par un point s'ils sont célibatairs, par un tirt s'ils formnt un doublt. Pour savoir si ls élctrons sont n doublt ou pas, on utilis ls cass quantiqus. Chaqu cas put contnir 2 élctrons au maximum. Exrcic : donnr ls rprésntations d wis ds atoms N t F. N (Z = 7) : 2 5 donc : N F (Z = 9) : 2 7 donc : F Exrcic Un atom inconnu possèd la mêm structur xtrn qu l'atom d'aluminium. a. Combin possèd-t-il d'élctrons xtrns? b. Sachant qu sa couch st insaturé, donnr sa structur élctroniqu. c. Idntifir ct atom t donnr sa rprésntation d wis. Réponss : a. 'atom Al st Ct atom inconnu possèd donc 3 élctrons xtrns. b. Sa structur élctroniqu st 2 3. c. Ct atom a donc 5 élctrons, dont 3 sur la couch : c'st l bor B B 1 / 5 Documnt OpnOffic.org sous Dbian 6.0 l 16 spt. 2011

2 II. Princip Ell a été proposé pour la prmièr fois n 1869 par l chimist russ Dmitri ndélïv. Il avait rmarqué qu'il xistait un crtain répétition dans ls propriétés physiqus t chimiqus ds élémnts connus à l'époqu. s élémnts sont classés par numéro atomiqu Z croissant. s élémnts possédant l mêm nombr d'élctrons sur la couch xtrn sont placés dans un mêm colonn t on dit qu'ils constitunt un famill. Chaqu fois qu'on commnc d rmplir un nouvll couch, on chang d lign. s ligns sont applés périods. III. Étud ds 3 prmièrs périods a couch st saturé à 2 élctrons. a prmièr périod va donc contnir sulmnt 2 élémnts. Z = 1 : 1 H : 1 Z = 2 : 2 H : 2 A partir d Z = 3, il faut rmplir un nouvll couch, la couch, donc on chang d lign. Z = 3 : 3 i : 2 1 Z = 4 : Z = 10 : 4 B : N : 2 8 on put ainsi rmplir la couch jusqu'à Z = A partir d Z = 11, il faut rmplir un nouvll couch, la couch, donc on chang d lign. Excption : la couch qui dvrait comportr 9 cass quantiqus n'n a n réalité qu 4. Z = 11 : 11 Na : Z = 12 : Z = 18 : 12 g : Ar : on put ainsi rmplir la couch jusqu'à Z = A partir d Z = 19, la couch comport 9 cass quantiqus t dvint saturabl à 18 élctrons. Exrcic : Qul st l'élémnt qui s trouv à l'intrsction d la 2èm périod t d la 2èm famill? C'st l béryllium 4 B. Combin ct atom possèd-t-il d'élctrons sur sa couch xtrn? Il a 2 élctrons sur sa couch xtrn. Donnr sa rprésntation d wis. Z = 4 : 2 2 donc B Exrcic : Citr l'élémnt d la 2ièm périod dont l'atom a pour formul d wis X 2 / 5 Documnt OpnOffic.org sous Dbian 6.0 l 16 spt. 2011

3 donc Z = 7, il s'agit d l'azot. Écrir sa formul élctroniqu complèt. Z = 7 : 2 5. Exrcic : On considèr l'atom d numéro atomiqu 14. Établir sa formul élctroniqu. Z = 14 : Dans qull colonn d la classification s trouv-t-il? Dans qull périod? Il st dans la 4ièm colonn t la 3ièm famill. Idntifir ct élémnt. Il s'agit du silicium Si. IV. Qulqus famills n détail 1. s métaux alcalins C sont ls élémnts d la prmièr colonn, xcpté l'hydrogèn H. C sont i, Na,, Rb, Cs, Fr. Ils ont tous un élctron célibatair sur lur couch xtrn. ur rprésntation d wis st donc. s métaux alcalins réagissnt violmmnt avc l'au. morcau d sodium au + phénolphtaléin il y a réaction viv, l sodium brûl sur l'au, t l colorant indiqu qu la solution dvint très basiqu. On consrv l sodium dans l pétrol huilux. 2. s gaz rars C sont ls élémnts d la drnièr colonn : H, N, Ar, r, X, Rn. ur couch xtrn st saturé à 8 élctrons, sauf pour l'hélium H qui st saturé à 2 élctrons. C'st pourquoi ils sont chimiqumnt inrts. On ls trouv n quantité infims dans l'air. 3. s halogèns C sont ls élémnts d l'avant-drnièr colonn. ur formul d wis st donc X Ils formnt ds gaz toxiqus, très corrosifs t colorés. F2, Cl2, Br2, I2. Ils réagissnt très fortmnt avc ls métaux. 4. Règl d l'octt t du dut Exmpl 1 : sodium Na ; formul d wis : Na ; il possèd un élctron sur sa couch xtrn. Si Na prdait un élctron, il srait 2 8 t aurait donc la structur du gaz rar N qui st stabl. Exmpl 2 : fluor F ; formul d wis F Si F capt un élctron, il dvint 2 8 t a donc la structur du gaz rar N qui st stabl. Donc ls atoms font n sort d rmplir lur couch xtrn, qui possèd au maximum 8 élctrons. Au cours d'un réaction chimiqu, ls atoms réagissnt d manièr à obtnir la structur élctroniqu plus stabl du gaz rar l plus proch. 3 / 5 Documnt OpnOffic.org sous Dbian 6.0 l 16 spt. 2011

4 Exrcics Exrcic 1 p 80 atom C (Z = 6) N (Z = 10) Cl (Z = 17) nombr d'élctrons formul élctroniqu nombr d'élctrons xtrns Exrcic 2 p 80 ion i + (Z = 3) F - (Z = 9) S 2- (Z = 16) nombr d'élctrons formul élctroniqu nombr d'élctrons xtrns Exrcic 5 p 80 atom B (Z = 4) N ( Z = 10) Na (Z = 11) formul élctroniqu nombr d'élctrons xtrns ion possibl B 2+ stabl Na + Exrcic 6 p Exrcic 7 p Ct élémnt st dans la 2 périod car on a commncé d rmplir la couch car il y a un élctron n moins. 3. Ct élémnt st dans la 2 colonn car il a 2 élctrons xtrns car il faut autant d'élctrons xtrns t un couch d moins. Exrcic 9 p C'st la famill ds halogèns. 2. s élémnts d ctt famills ont 7 élctrons xtrns. 3. composé aura pour formul PI3. Exrcic 10 p sélénium possèd 6 élctrons xtrns car il st dans la 6 colonn. 2. Il va vouloir récupérr 2 élctrons pour complétr sa couch, t donc formr l'ion S / 5 Documnt OpnOffic.org sous Dbian 6.0 l 16 spt. 2011

5 Exrcic 15 p Si (Z = 14) : silicium st donc dans la 3 périod (couch ) t la 4 colonn (4 élctrons xtrns). Exrcic 16 p Il n'y a qu 2 élémnts car la couch n put contnir qu 2 élctrons. 2. Si i donn l'ion i +, alors il prd un élctrons, c'st donc qu'il a un élctron célibatair, donc il st dans la prmièr colonn ; si l'azot N st d la mêm famill qu P, alors il st au dssus d lui ; si l néon a sa drnièr couch saturé, alors il st dans la drnièr colonn. 3. Par ls mêms raisonnmnts, on déduit qu S st sous O, qu Cl st sous F t qu Ar st sous N. 5 / 5 Documnt OpnOffic.org sous Dbian 6.0 l 16 spt. 2011