Histoire de la classification

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1 1) La découverte s éléments: Histoire la classification *Depuis l antiquité, on connaît quelques corps simples comme le cuivre, l or, le fer, l argent ou le soufre. *En 1700, seuls 12 corps simples ( formés d un seul élément) ont été isolés: l antimoine, l argent, l arsenic, le carbone, le cuivre, l étain, le fer, le mercure, l or, le phosphore, le plomb et le soufre. Les techniques d analyse évoluant, notamment grâce à l apparition la pile Volta en 1800 permettant faire s électrolyses, le nombre s éléments connus en 1850 est multiplié par 5. 2) La théorie s trias: En étudiant les propriétés s éléments, les chimistes découvrent que certains d entre eux possènt s propriétés chimiques voisines. C est ainsi que naît la théorie s trias. Une tria est un groupe 3 éléments ayant s propriétés chimiques voisines. En 1808 l anglais Davy étudie la tria calcium, strontium et baryum En 1818 le même Davy révèle les propriétés communes à la tria lithium, sodium et potassium En 1817 le chimiste allemand Döbereiner suggère l existence la tria chlore, brome, io. Vers 1850, une vingtaine trias sont intifiées et plusieurs tentatives classification s éléments suivent mais sans succès. 3) La détermination du «poids atomique»: *Au début du XIXème siècle, un savant Manchester, John Dalton, introduit l idée qu à chaque élément correspond un atome à qui il assigne un «poids atomique». Bien sûr il ne pouvait pas peser les atomes sur une balance!! Mais il déterminait ce «poids atomique» d après la masse minimale chaque élément qui entre en composition avec un autre. Dalton choisit arbitrairement comme unité référence le «poids atomique» l hydrogène égal à 1. our Dalton, les combinaisons chimiques (corps composés) résultaient l association ces atomes en proportions fixes dont il déduisait les masses relatives expérimentalement. our caractériser un élément chimique, les chimistes utilisaient ce «poids atomique» *La distinction entre élément, atome et molécule est encore peu claire. Suite aux travaux Gay-Lussac (1809) et Avogadro (1911), la distinction se fait entre atomes et molécules et dès 1814, Berzélius propose une notation à base lettres pour représenter les éléments et détermine avec précision la masse d un grand nombre d éléments. *Il faut attendre 1860, lors du premier congrès international chimie à Karlsruhe pour que soient présentées et acceptées la notion d atome et molécule ainsi que la définition d un système masse atomique pour chaque élément. Le jeune chimiste russe Dimitri Menleïev assiste à ce congrès. 4) Le premier tableau Menleïev: 4.1- Il établit d abord une fiche par élément connu (63 à l époque) où il inséra son «poids atomique» et ses propriétés physiques et chimiques essentielles Il s aperçoit qu en disposant les éléments d après la granur croissante leur «poids atomique», ils présentent une périodicité leurs propriétés Il déci donc rassembler dans une même famille les éléments possédant s propriétés voisines.

2 Activité Construction la classification périodique Objectifs: * Construire la classification en adoptant la démarche historique Menleïev. *Construire la classification à partir s règles mornes basées sur la structure électronique s atomes puis comparer. I) Construction historique la classification périodique: 1) Le génie Menleïev: Dix-septième enfant la famille Menleïev, Dimitri vient au mon en Sibérie, en rès jeune, il se passionne pour la chimie. Il assiste au premier congrès international la chimie en 1860 où s idées nouvelles sur les propriétés s éléments sont présentées. Intéressé, il se met au travail et présente en 1869 une première classification s éléments basée sur une loi périodicité. * Menleïev constate en effet qu en rangeant les 63 éléments chimiques, alors connus, par masse atomique croissante, il retrouve, à intervalles réguliers, s éléments dont les propriétés chimiques sont proches. *Dans son tableau, il les regroupe en famille suivant s lignes. our respecter les propriétés chimiques, il est obligé faire quelques inversions. ( Ex: l io I et le tellure e). Il laisse également s cases vis, supposant qu elles correspondraient à s éléments inconnus, dont il va prévoir les principales propriétés. Son travail ne sera reconnu que lorsque ces éléments ont été découverts avec les propriétés prévues. Extrait du tableau historique Menleïev 1) Combien d éléments avait-il classés? 2) Selon quels critères Menleïev a-t-il effectué sa classification?... 3) Citer dans le tableau, 2 éléments inversés. ourquoi a-t-il effectué cette inversion?.. 4) Comment Menleïev justifia-t-il les places vis dans son tableau? 2) Construire la classification: Vous disposez d un jeu 19 cartes correspondant aux fiches renseignement chaque élément établies par Menleïev avec les connaissances l époque. 1) Essayer d établir la classification simplifiée ces 19 éléments selon les mêmes critères que Menleïev. 2) Compléter alors le tableau suivant avec les symboles s éléments:

3 II) Construction actuelle la classification périodique: Critères actuels construction la classification périodique: Les éléments sont classés par numéro atomique Z croissant. Les éléments dont les atomes ont le même nombre d électrons sur leur couche externe sont regroupés dans une même colonne. Une nouvelle ligne est commencée chaque fois qu intervient une nouvelle couche électronique our les 18 éléments suivants, donner la structure électronique s atomes correspondants puis compléter la classification périodique en respectant les critères actuels construction. Atome Z Al 13 Structure électronique Ar 18 B 5 Be 4 C 6 Cl 17 F 9 H 1 He 2 Li 3 Mg 12 N 7 Na 11 Ne 10 O 8 15 S 16 Si 14 1) Quelle est la différence entre la structure du tableau historique Menleïev et la classification actuelle? 2) Quelle famille d éléments ne connaissait pas Menleïev en 1869? ourquoi? 3) Quelles sont les 2 familles disposées radicalement différemment dans la classification actuelle par rapport à la classification Menleïev? 4) Comment expliquer l origine la périodicité rencontrée dans la classification périodique? III) Conclusion: Au début son ouvrage sur les principes la chimie, Menleïev pose la question suivante: «Quelle est la cause l analogie et quel est le rapport s groupes d éléments entre eux?» ouvait-il vraiment répondre à cette question avec les connaissances l époque? ourquoi?

4 hosphore phosphore rouge f = 44,1 C eb = 280 C hosphore phosphore rouge f = eb = f = 44,1 C eb = 280 C hosphore f = phosphore rouge eb = f = 44,1 C eb = 280 C H 3, 2 O 3, Cl 3 H 3, 2 O 3, Cl 3 H 3, 2 O 3, Cl 3 hosphore f = phosphore rouge eb = f = 44,1 C eb = 280 C hosphore atomique atomique = 31 g.mol -1 Corps Corps simple: simple: phoshpore f = phosphore rouge eb = f = 44,1 C eb = 280 C hosphore f = phosphore rouge eb = f = 44,1 C eb = 280 C H3, 2O3, Cl3 H 3, 2 O 3, Cl 3 H3, 2O3, Cl3 hosphore hosphore hosphore phosphore rouge f = eb = f = 44,1 C eb = 280 C phosphore rouge f = eb = f = 44,1 C eb = 280 C phosphore rouge f = eb = f = 44,1 C eb = 280 C H3, 2O3, Cl3 H3, 2O3, Cl3 H 3, 2 O 3, Cl 3

5 Soufre S Sodium Na Calcium Ca atomique = 32 g.mol -1 Corps simple: soufre Soli jaune, isolant électrique f = 113 C eb = 445 C *réagit avec le dihydrogène *S enflamme dans le dioxygène *réagit avec le difluor, le dichlore et le dibrome. *réagit avec la plupart s métaux et avec le phosphore, l arsenic et le carbone. atomique = 23 g.mol -1 Corps simple: sodium Métal blanc, argenté,mou f = f= 97,8 C = 893 C eb= ropriétés ropriétés *s oxy à l air *réagit violemment avec l eau avec formation dihydrogène.. atomique = 40 g.mol -1 Corps simple: calcium Métal blanc brillant f= f = 839 C eb= = 1484 C *à chaud, il brûle dans le dioxygène *Réagit avec l eau avec formation dihydrogène H 2S, SO 2, SO 3 Formules Formules s s corps corps composés: composés: Na 2O, NaCl CaO, CaCl 2 Arseni c atomique = 75 g.mol -1 Corps simple: arsenic As Soli jaune ou gris métallique plus stable bon conducteur la chaleur et l électricité f = 817 C eb=613 C *ne s oxy pas à l air sec mais s oxy à l humidité. *brûle dans l air sec à 200 C avec une flamme bleue. *réagit avec l aci sulfurique concentré chaud en formant SO 2, avec l aci nitrique mais peu avec l aci chlorhydrique. *s enflamme spontanément dans le dichlore. AsH 3, As 2O 3, AsCl 3 Carbone atomique atomique = 12 g mol -1 Corps Corps simple: simple: carbone Graphite noir conducteur électrique, diamant transparent isolant électrique f= f = 3652 C eb= eb = 4827 C *s oxy dans l air pour donner CO ou CO 2 *Réagit avec les oxys métalliques comme CuO *réagit avec une solution d hydroxy sodium concentré. *préalablement chauffé, il réagit avec l aci sulfurique pour former SO 2 C CH 4, CO, CO 2, CCl 4 Azote atomique = 14 g.mol -1 Corps simple: diazote Gaz incolore et inodore f= f = -210 C eb= = -196 C *assez inerte chimiquement à et ambiantes. *A haute ou en présence d étincelles électriques il peut se combiner aux corps simples suivants: Dioxygène Métaux dihydrogène. N NH 3, NO, NO 2 Silicium Si Oxygène O Fl uor F atomique = 28 g.mol -1 Corps simple: silicium Soli bleu-acier, semi-conducteur f = 1410 C f eb = 2680 C eb ropriétés ropriétés *chauffé à l air, il brûle avec incanscence. *ne réagit pas avec les acis. *Réagit avec la sou à chaud pour donner du dihydrogène. *se combine à chaud avec le carbone atomique = 16 g.mol -1 Corps simple: dioxygène Gaz incolore et inodore f = -218,4 C C eb = -183 C C *se combine avec la plupart s corps simples en donnant s oxys. atomique = 19 g.mol -1 Corps simple: difluor Gaz jaune moins nse que l air f = -219 C f eb = -188 C eb ropriétés ropriétés *décompose l eau avec formation dihydrogène *réagit avec le dihydrogène *réagit avec tous les métaux sauf Au et t. *réagit avec le phosphore Formules s corps corps composés: SiH 4, SiO 2, SiCl 4 H 2 O, CaO, Na 2 O HF, NaF

6 otassium atomique = 39 g.mol -1 Corps simple: otassium Métal blanc argenté mou comme la cite à ordinaire. eu nse. K f = 63,6 C eb = 760 C *s oxy rapiment à l air *réagit énergiquement avec l eau avec formation dihydrogène.. Hydrogène atomique = 1 g.mol -1 Corps simple: dihydrogène H Le plus léger s gaz, se liquéfie difficilement, très peu soluble dans l eau. f = -260 C eb = -253 C *peut réagir façon explosive avec le dioxygène. *Réagit avec le dichlore, le soufre, le diazote et le carbone. *réagit avec les oxys métalliques comme CuO Ou non métalliques comme SO 2. Lithium atomique = 7 g.mol -1 Corps simple: lithium Métal blanc argent malléable et mou. Le plus léger s métaux: flotte sur l huile f = = 180 C eb = 1342 C *réagit à froid avec l eau avec formation dihydrogène. *Réagit avec le dichlore. *Ne réagit pas avec le dioxygène sec en ssous 100 C. *Réagit avec les différents acis avec formation dihydrogène. Li K 2 O, KCl CH 4, H 2 O, HCl LiH, Li 2 O, LiCl Bore atomique = 11 g.mol -1 Corps simple: bore Soli noir, léger et très dur. Mauvais conducteur la chaleur. Semi-conducteur électrique. f = 2079 C eb = =2550 C *s oxy à élevée. *réagit avec l aci nitrique et l aci sulfurique bouillants. *à chaud et divisé, réagit avec le dichlore. B Beryllium Be atomique atomique = 9 g.mol -1 Corps Corps simple: simple: béryllium Métal blanc brillant, peu nse f = 1278 C eb = 2970 C *s oxy à l air avec un phénomène lumineux intense. *Réagit facilement avec l aci chlorhydrique et sulfurique avec formation dihydrogène. *réagit avec une solution d hydroxy sodium concentrée Magnésium atomique = 24 g.mol -1 Corps simple: magnésium Mg Métal blanc brillant malléable et ductile. f = = 651 C eb = 1107 C *brûle dans le dioxygène avec un vif éclat *Réagit avec l aci chlorhydrique et sulfurique avec formation dihydrogène.. B 2 H 6, B 2 O 3, BCl 3 BeO, BeCl e MgO, MgCl 2 Al umini um Al Brome Br Chlore Cl atomique = 27 g.mol -1 Corps simple: aluminium Métal blanc, bon conducteur la chaleur et l électricité f = 660 C eb = 2467 C *s oxy à l air. *Réagit facilement avec l aci chlorhydrique et lentement avec l aci sulfurique dilué avec formation dihydrogène. atomique = 80 g.mol -1 Corps simple: dibrome Liqui volatil rouge sombre f = 7,2 C eb = =58,8 C *Réagit avec le dihydrogène. *Réagit avec les métaux: Na, Ca, Al, *Réagit avec le phosphore blanc atomique = 35,5 g.mol -1 Corps simple: dichlore Gaz verdâtre, peu soluble dans l eau f = -101 C f = eb = -34,6 C eb ropriétés ropriétés *Réagit violemment avec le dihydrogène. *Réagit avec les métaux: Na, Ca, Al, sauf Au ( or) et t (platine) *Réagit avec le phosphore blanc. *l arsenic brûle spontanément avec incanscence dans le dichlore. AlH 3, Al 2 O 3, AlCl 3 HBr, NaBr HCl, NaCl