La Classification Périodique des éléments

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1 La Classification Périodique des éléments

2 I - Notion d'élément chimique. Atome : noyau (protons + neutrons) entouré d'électrons Numéro atomique Z : protons (id. électrons) Nombre de masse A : protons + neutrons Élément chimique caractérisé par Z Même Z mais A différents : isotopes

3 II Structure de la Classification périodique. 1) Historique. Antiquité : 10 éléments chimiques connus C, Cu, étain Sn, Fe, Hg, Au, Pb, S, antimoine Sb Moyen Age : ajout de 10 éléments chimiques dont l arsenic (As), le phosphore (P) et le zinc (Zn) Siècle des Lumières : le nombre d'éléments connus double ; découverte de nombreuses analogies physico-chimiques entre les éléments : Tableau périodique de Mendeleïev

4 II Structure de la Classification périodique. 2) Structure actuelle. Périodes et familles. Dans sa forme actuelle (recommandée par l IUCPA), Elle comporte 7 lignes appelées périodes et 18 colonnes correspondant à des familles. Les éléments chimiques sont classés de gauche à droite et de haut en bas par ordre croissant de leur numéro atomique Z. Elle est conçue de façon telle que deux éléments de la même famille ont des propriétés physico-chimiques semblables. Structure en blocs. Elle est structurée en blocs : s, p, d et f. (1) Alcalins (2) Alcalino-terreux (3) Métaux de transition Bloc s Bloc d Bloc p (4) Halogènes (5) Gaz nobles (1) (2) (3) (4) (5)

5 III Caractère métallique. Le caractère métallique est défini par : solide cristallin ; bonne conduction électrique et thermique ; propriété optique (éclat) ; bonne malléabilité et ductilité ; Malléable : se façonne facilement en lames ou feuilles. Ductile : se laisse étirer en fils oxydes : non volatils et de température de fusion élevée. Évolution du caractère métallique des éléments au sein de la Classification. On retiendra l évolution suivante : Les éléments autour de la ligne en tirets ont un comportement intermédiaire (métalloïdes : ce sont des éléments comme le silicium et le germanium qui sont des semi-conducteurs) Caractère métallique croissant Métaux Non-Métaux

6 IV Évolution de quelques propriétés atomiques. 1) Énergie de première ionisation (E i ). Définition. C est l énergie minimale qu il faut fournir à l atome gazeux dans son état fondamental pour lui arracher un électron. Elle correspond à l énergie mise en jeu lors du processus : M(g) M + (g) + e - C est une grandeur positive de l ordre de 10 ev. Elle est d autant plus grande que l électron arraché est plus fortement lié au noyau. Évolution de l énergie de première ionisation au sein de la Classification. On retiendra l évolution suivante : Les alcalins sont les éléments qui ont l énergie d ionisation la plus faible. Énergie d ionisation croissante Les gaz nobles sont difficilement ionisables.

7 IV Évolution de quelques propriétés atomiques. 2) Affinité électronique (AE). Définitions. L énergie de premier attachement électronique d un atome M est l énergie E att mise en jeu pour apporter à cet atome gazeux un électron supplémentaire selon le processus : M(g) + e - M - (g) E att C est une grandeur en général négative. L affinité électronique A.E. correspond à l énergie mise en jeu dans le processus inverse, c est donc l énergie nécessaire pour arracher un électron à l anion M - gazeux : M - (g) M(g) + e - A.E. = - E att C est une grandeur en général positive. Évolution dans la Classification périodique. On retiendra qu elle est plus difficile à interpréter que celle de l énergie de première ionisation.

8 IV Évolution de quelques propriétés atomiques. Définitions. 3) Electronégativité. C est une grandeur relative qui traduit l aptitude d un atome B à attirer vers lui le doublet électronique qui l associe à un autre atome A. C est une grandeur positive, sans dimension et définie conventionnellement à partir de plusieurs échelles. Échelle de Mulliken (Chimiste américain, Nobel 1966) EI k i + AE le facteur k sert à adimensionner cette grandeur. χ= 2 k = 1 ev -1 si EI i et AE sont exprimées en ev selon Mulliken. De nos jours, k = 0,317 ev -1 Évolution dans la Classification périodique. On retiendra l évolution suivante : L élément le plus électronégatif est le fluor (4,10 dans cette échelle) et le plus électropositif est le Césium (un alcalin). Ces variations sont identiques dans les différents échelles. Électronégativité croissante

9 Fin du diaporama FIN

10 Dimitri Mendeleïev Chimiste russe Il propose sa classification périodique sous forme d un tableau. Il classa les éléments chimiques selon leur nombre de masse ; Il groupa les éléments chimiques en fonction de leurs analogies physicochimiques. Il laissa ainsi des cases vides, figurant des éléments encore inconnus dont les propriétés physico-chimiques pouvaient être prédites grâce à sa table. En 1875, il découvrit le gallium dont les propriétés étaient bien celles prédites. Il en fut de même pour la découverte du germanium en Retour

11 II Structure en blocs et principales familles. Alcalino terreux Halogènes 1 H 3 Li 4 Be 11 Na 12 Mg 19 K 37 Rb 20 Ca 38 Sr 55 Cs 56 Ba 87 Fr 88 Ra 21 Sc 39 Y Métaux de transition 5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 8 O 16 S 9 F 17 Cl 2 He 10 Ne 18 Ar 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 34 Se 35 Br 36 Kr 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 52 Te 53 I 54 Xe 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 84 Po 85 At 86 Rn 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Uuo 66 Fe 57 La 58 Ce 89 Ac 90 Th 59 Pr 91 Pa 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr Bloc s Bloc p Bloc d Bloc f Alcalins Gaz nobles Retour

12 Retour Caractère métallique.

13 Retour Énergie de première ionisation.

14 Retour Énergie d attachement électronique.

15 Retour Electronégativité des éléments.