LES ELEMENTS CHIMIQUES.LA CLASSIFICATION PERIODIQUE DE MENDELEÏEV En 869, le chimisme russe Dimitri Ivanovitch Mendeleïev rangea les 63 éléments chimiques connus à son époque dans un tableau. Il les disposa verticalement dans l ordre croissant de leur masse atomique, puis il les décala dans des colonnes en fonction de leurs propriétés chimiques particulières. Les cases restées vides dans cette première ébauche de la classification des éléments lui permirent de prévoir l existence et les propriétés de corps qui n avaient pas encore été découverts. La classification périodique compte aujourd hui éléments rangés horizontalement en ordre croissant de numéro atomique qui indique le nombre de protons dans le noyau de chaque atome. Les éléments chimiques d une famille sont disposés dans la même colonne : ils ont le même nombre d électrons sur leur couche externe et présentent des propriétés chimiques très voisines. Les éléments chimiques placés dans la même rangée ont la même période, c est-à-dire le même nombre de couches électroniques. On distingue 6 groupes principaux dans le tableau périodique : les métaux, les semiconducteurs, les non-métaux, les halogènes, les gaz rares, les lanthanides et actinides. Halogènes Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
. LES GRANDS GROUPES D ELEMENTS DU TABLEAU DE MENDELEÏEV Les métaux occupent une place prépondérante parmi tous les éléments chimiques existants. Ce qui les caractérise, c est qu ils peuvent tous donner un oxyde basique en se combinant avec de l'oxygène. Par exemple l'oxydation du fer produit la rouille ou hématite dont la formule est Fe O 3. Quand ils sont solubles, les oxydes métalliques forment des solutions basiques. Les métaux sont généralement solides dans des conditions ordinaires, sauf le mercure et présentent un éclat particulier. Ils sont ductiles, malléables et ont une assez grande densité. Ce sont pour la plupart de très bons conducteurs de chaleur et d électricité. Les semi-conducteurs constituent un groupe qui ne comprend que huit éléments naturels mais le silicium est un semi-conducteur très répandu sur Terre. Ce sont des corps qui présentent une conductivité électrique moyenne, intermédiaire entre les métaux et les isolants et dont la résistivité augmente avec la température. Dans le silicium par exemple, certains électrons très faiblement liés à leurs atomes peuvent devenir des électrons de conduction, mais c est la présence d'impuretés qui permet de réduire considérablement la résistivité des semi-conducteurs utilisés dans les composants électroniques. Les non-métaux sont des éléments chimiques qui n appartiennent ni à la famille des halogènes, ni à la famille des gaz rares. Leurs propriétés physiques les différencient nettement des métaux car ils conduisent mal la chaleur et l'électricité. Ils ont un aspect terne et ne sont ni malléables, ni ductiles. On trouve 7 éléments dans cette famille : l hydrogène, le carbone, l azote, l oxygène, le phosphore, le soufre et le sélénium. Si on ne prend pas en compte l hydrogène qui est un élément tout à fait particulier, les nonmétaux aussi nommés métalloïdes, ont la capacité de gagner un ou plusieurs électrons et forment généralement des liaisons ioniques avec les métaux. (Exemples : FeS sulfure de fer, Al S 3 sulfure d aluminium.) Ils se comportent comme des oxydants au cours des réactions chimiques en captant des électrons. Quand ils se combinent entre eux, ils partagent généralement des électrons pour former des composés covalents. (O, N ) Les halogènes sont des non-métaux qui ne conduisent pas le courant électrique. Ils ont un aspect terne et ne sont pas malléables. Les éléments chimiques de cette famille sont le fluor, le chlore, le brome, l iode et l astate. On les trouve sous forme de molécules diatomiques dans la nature à l'état solide, liquide ou gazeux. Les halogènes possèdent 7 électrons périphériques et leur configuration électronique la plus stable se fait donc par gain d'un électron avec lequel ils forment un ion négatif appelé ion halogénure. (Cl - : ion chlorure, Br - : ion bromure,i - :ion iodure.) Ces éléments très électronégatifs réagissent très fortement en présence d éléments métalliques pour former des sels. Par exemple CsCl le chlorure de césium.(halogène vient du grec halo qui veut dire sel.) Le plus connu d eux eux, le chlorure de sodium de formule brute NaCl est notre sel de table formé par la réunion d'un cation Na + et d'un Cl - anion. Tous les chlorures des atomes métalliques sont des sels. Leurs solutions conduisent l'électricité. Les gaz rares ou gaz nobles sont situés dans la huitième colonne du tableau et possèdent donc une couche électronique externe complète. Les atomes de cette famille sont très peu réactifs en raison de cette couche saturée en électrons. Ces éléments sont très stables, leurs liaisons avec d autres atomes sont donc quasiment impossibles. On a pu toutefois fabriquer quelques composés avec le xénon dans des conditions de hautes températures et de hautes pressions. L hélium, le néon, l argon, le krypton, le xénon, et le radon sont des gaz rares. Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
Les lanthanides sont représentées par une douzaine d éléments chimiques métalliques. Ils sont assez répandus dans la croûte terrestre et notamment dans les granites. Leur appellation de «terres rares» est due à la rareté des gisements exploitables dans le monde. Ce terme désigne également les oxydes présents dans le minerai et dont sont extraits les lanthanides. Le lanthane a donné son nom à cette famille dont les éléments entrent dans la composition de nombreux alliages et sont l'objet de recherches en physique. Certains scientifiques considèrent les lanthanides comme les matériaux du XXI e siècle. Les actinides constituent une série de quinze éléments radioactifs. Seuls les quatre premiers éléments ont été trouvés en quantités notables dans la nature : l'actinium, le thorium, le protactinium et l'uranium. Les actinides dont les numéros atomiques sont supérieurs à 9 sont des éléments synthétisés (transuraniens). 3. LES PROPRIETES DES FAMILLES D ELEMENTS DU TABLEAU DE MENDELEÏEV Les éléments d une même colonne forment une famille dont le nom est déterminé par l élément occupant la position la plus élevée. (Exemple : la famille du carbone.) Certaines familles ont reçu des appellations particulières en raison de leurs propriétés chimiques plus marquées. La famille des alcalins. Les éléments de la famille du lithium sont appelés les alcalins parce qu ils réagissent violemment au contact de l eau, avec laquelle ils forment un alcali c est-à-dire une base. En raison de leur très grande tendance à l oxydation et de leur très grande réactivité avec l air et l eau, on les conserve dans de l huile. Ces métaux de couleur blancargenté ont une structure cristalline cubique centrée. Ils sont mous, malléables et légers et ils fondent à des températures peu élevées. Ce sont d excellents conducteurs de courant électrique qui établissent des relations ioniques avec les non-métaux. Lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), césium (Cs) et francium (Fr) La famille des alcalino-terreux. La famille du béryllium porte ce nom car ses éléments entrent dans la composition de nombreuses roches. En solution, ils ont aussi les propriétés d une base de formule X(OH) (ex :hydroxyde de baryum), où X représente un élément alcalino-terreux. Ils forment des métaux solides, gris à éclat métallique et ont une dureté supérieure à celle des alcalins. Ils sont aussi très électropositifs et réagissent donc aisément avec de nombreux non-métaux avec lesquels ils ont des réactions chimiques moins violentes mais proches de leurs voisins alcalins. Ce sont aussi d excellents conducteurs d électricité. Leur température de fusion est nettement plus élevée que celle des alcalins. Béryllium(Be), magnésium(mg), calcium(ca), strontium(sr), baryum(ba), radium(ra) Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
La famille des métaux de transition. Il existe une trentaine éléments chimiques dans cette famille. Ces métaux de transition sont moins réactifs que les métaux alcalins et alcalino-terreux mais ils peuvent établir des liaisons chimiques pour former des alliages en se combinant entre eux ou avec d'autres métaux. Ces nombreux alliages qui offrent des propriétés mécaniques particulières sont largement utilisés dans différents secteurs industriels. Les métaux de transition ont des propriétés physiques et chimiques variables : ils réagissent différemment selon les corps chimiques en présence mais se comportent généralement comme des éléments réducteurs. Dans les réactions chimiques, ils perdent la plupart du temps des électrons pour former des ions chargés positivement. Le fer par exemple peut donner plus d'un ion positif parce qu'il existe sous deux formes, Fe + et Fe 3+. Scandium(Sc), titane(ti), vanadium(v), chrome(cr), manganèse(mn), fer(fe), cobalt(co), nickel(ni), cuivre(cu), zinc(zn), yttrium(y), zirconium(zr), niobium(ni), molybdène(mo), tchénédium(tc), rhuténium(ru), rhodium(rh), palladium(pa), argent(ag), cadmium(cd), afnium(af), tantale(ta), tungstène(w), rhénium(re), osmium(os), iridium(ir), platine(pt), or(au), mercure(hg), galium(ga), aluminium(al), indium(in), thallium(ti), plomb(pb), étain(sn), bismuth(bi), uranium(u). Les halogènes Les membres de la famille du fluor sont classés dans l avant-dernière colonne du tableau de classification périodique. Ce sont des non-métaux qui ont un aspect terne et ne sont pas malléables. Le mot halogène signifie «générateurs de sels» car on trouve ces éléments dans la nature sous forme de sels. Ils sont toxiques, corrosifs et bactéricides et ne conduisent pas le courant électrique. Ces corps réagissent violemment avec métaux en raison de leur forte électronégativité. Avec 7 électrons périphériques, ces éléments cherchent à en acquérir un huitième pour se rapprocher de la stabilité d un gaz rare soit par un lien ionique soit par un lien covalent. Par exemple, le brome réagit avec le sodium qui cède son électron externe. C est une liaison ionique qui produit un composé stable NaBr. Si le brome réagit avec le soufre, il y aura un lien covalent car les atomes ont une électropositivité proche: atomes de Brome de valence partagent chacun un électron avec atome de Soufre bivalent pour former du SBr. Les corps halogènes forment des sels avec les alcalins et des acides forts avec l hydrogène. A température ordinaire, certains de ces éléments sont gazeux (fluor et chlore),un autre est liquide (brome) enfin d autres sont à l état solide (iode et astate). fluor (F), chlore (Cl), brome (Br), l iode (I), l astate (At) Les gaz inertes. On les nomme aussi gaz rares en raison de leur grande stabilité chimique. Ces gaz ne forment pas de composés avec les autres éléments en raison de l absence presque totale de réactivité chimique. hélium (He), néon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xénon(xe), radon (Rn) Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
3/ CONFIGURATION ÉLECTRONIQUE ET TABLEAU PÉRIODIQUE Les découvertes sur la structure interne de l atome précisent que les électrons se répartissent préférentiellement en plusieurs couches à différentes distances du noyau de l atome. C est dans ces couches électroniques appelées orbitales, qu on a le plus de chances de trouver un électron. Dans le tableau de classification périodique, les éléments chimiques d une famille sont rangés dans la même colonne : ils ont le même nombre d électrons sur leur couche externe ce qui leur donne des propriétés chimiques très voisines. Nombre de couches et période : Le nombre de couches électroniques que possède un élément est donné par le numéro de la ligne du tableau dans laquelle il se trouve : c est ce qu on appelle la période. Les sept rangées du tableau renferment donc respectivement des éléments chimiques qui possèdent un nombre de couches variant de un à sept. Exemples de quelques éléments du tableau : La première période ne contient que deux éléments : l hydrogène et l hélium. Ceux-ci ne renferment qu une seule couche électronique qui ne peut contenir que deux électrons maximum. Cette couche se situe près du noyau, son diamètre est très petit et les électrons ont tendance à se repousser. La deuxième et la troisième période comprennent chacune huit éléments. Le lithium possède trois électrons. Deux de ces électrons évoluent dans la première couche électronique et sont très liés au noyau. Le troisième électron se situe dans la deuxième couche, plus éloignée du noyau. Les sept éléments qui suivent le lithium possèdent successivement, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 électrons sur la deuxième couche électronique. Le sodium est le premier élément de la troisième période. Il possède donc un seul électron de valence sur la troisième couche. Les électrons de la couche sous-jacente se disposent par paire ou doublet d électrons. Cette configuration particulière par doublets d électrons est la conséquence d un certain nombre de principes physiques et de la répulsion électrostatique des électrons. Répartition des électrons Les couches électroniques correspondent à différents niveaux d énergie caractérisés par un nombre entier n, nombre quantique principal. Les électrons évoluant autour du noyau de l atome possèdent une énergie correspondant à la couche dans laquelle ils se trouvent.. Chacune des couches peut contenir un maximum théorique de n électrons. Il ne peut cependant pas y avoir plus de huit électrons sur la dernière couche électronique. Rang de la période = n 3 4 Maximum d électrons = n 8 8 3 Pour connaître la répartition des électrons sur chacune des couches électroniques, on doit observer les principes suivants : On remplit les couches par ordre : la première, la deuxième, la troisième, etc. La dernière couche d un atome donné ne contient pas plus de 8 électrons. Dans le cas des éléments de transition, les électrons se rajoutent sur l avantdernier niveau. ( la sous-couche d). Les éléments de transition possèdent ou électrons sur leur dernière couche.. (Les électrons de la sous-couche d sont aussi des électrons de valence.) Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
4/ COMPLEMENTS SUR LA CONFIGURATION ELECTRONIQUE DES ELEMENTS. La mécanique quantique s intéresse à l étude des particules atomiques : elles n obéissent pas à la mécanique classique. A l échelle atomique, nos représentations habituelles n ont plus cours pour comprendre le monde étrange et paradoxal des particules. Pour décrire l électron et son mouvement rapide au sein de l atome, les physiciens associent le comportement de cette particule à celui d une onde et le caractérisent au moyen d une expression mathématique complexe nommée la fonction d onde. La fonction d onde se calcule en utilisant une équation, l équation de Schrödinger qui décrit l'évolution de l électron dans le temps et dont la résolution permet de déterminer la géométrie des volumes dans lequel il évolue. Ces volumes sont les orbitales atomiques, c est-à-dire les portions de l espace où il y a une plus grande probabilité de trouver l électron mais dont on ne peut connaître précisément en même temps la vitesse et la position. La configuration électronique d un atome qui décrit la répartition des électrons entre les différentes orbitales obéit à des règles précises. Ils tournent autour du noyau, possèdent une énergie qui dépend de leur orbitale car chacune d elle correspond à un niveau d énergie : plus un électron est éloigné du noyau plus son énergie est grande. Dans l équation de Schrödinger, l énergie est quantifiée et l état de l électron est défini par 4 nombres appelés nombres quantiques : - le nombre quantique principal n désigne la couche principale. Les électrons ayant le même nombre n appartiennent à la même couche électronique. Les différentes valeurs de n :,,3, correspondent respectivement à des couches notées K,L,M,N, La couche (ou K) est la plus proche du noyau atomique et correspond au niveau de plus basse énergie. - Le deuxième nombre quantique azimutal l et l Є [, n-]. Ce nombre définit la forme et la symétrie de l orbitale mais il détermine surtout des niveaux d énergie légèrement différents à l intérieur d une même couche principale n. Chaque couche est en réalité constituée de plusieurs sous-couches notées respectivement s (pour l=), p (pour l=), d ( pour l=) et f (pour l=3)... Pour un atome à l état fondamental, chaque couche, sauf la première, est divisée en sous-couches. - Le troisième nombre quantique magnétique m l et m l Є[-l,+l] détermine l orientation de l orbitale dans l espace. L intervalle de valeur auquel il appartient limite le nombre maximal d électrons dans chaque sous-couche. - Le quatrième nombre quantique appelé spin de l électron m s ne définit pas directement une orbitale atomique mais caractérise en quelque sorte le moment cinétique des électrons qui sont tous en rotation sur eux-mêmes. Selon le sens, il y a deux valeurs possibles + ½. Couche K L M N n 3 4 Sous couche l s s m l Nombre d'électrons de la sous couche p + s p + d +, + s p + d +, + 3 f, + +, +3 6 6 6 4 Nombre d'électrons de 8 8 3 la couche : n Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
La combinaison des 4 nombres quantiques n, l, ml, ms permet de caractériser un électron. La configuration électronique d un atome doit aussi tenir compte de plusieurs principes. Le remplissage des couches électroniques. Les nombres quantiques qui caractérisent des orbitales imposent une répartition des électrons en couches et en sous-couches et limitent le nombre maximum d électrons dans chaque niveau d énergie. Mais le remplissage des couches électroniques obéit aussi à 4 règles précises qui permettent de disposer correctement les électrons autour du noyau. Ces principes sont les suivants : - Le principe d exclusion de Pauli stipule que deux électrons d'un même atome ne peuvent avoir leurs quatre nombres quantiques identiques (n, l, ml, ms) Quand deux électrons ont le même n, l et ml alors ils sont de spin opposé: par exemple, dans la première couche n=, l=, m=, il n'y a que possibilités correspondant aux états m s =±½. Cette couche ne peut donc accepter que deux électrons. (voir le tableau pour le nombre et la répartition des électrons). - Le principe d énergie minimum précise que les électrons se disposent autour du noyau de façon à ce que leur niveau d'énergie soit le plus bas possible : ils occupent donc en priorité les couches inférieures qui doivent être complètes avant qu un électron se situe dans une orbitale d énergie supérieure. - La règle de Hund indique que dans une sous-couche le nombre d électrons non appariés doit être maximum pour correspondre à l'état de plus basse énergie. - La règle de Klechkowski permet de retrouver l'ordre de remplissage des couches électroniques d'un élément chimique : le remplissage ne se fait pas exactement dans l'ordre «géographique» des couches électroniques en partant du noyau vers la périphérie de l atome mais dans l'ordre des énergies croissantes donné par la somme des deux nombres quantiques n + l. On n a donc pas l ordre s, s, p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f mais celui déterminé par la règle de Klechkowski en fonction des niveaux d énergie : s,s,p,3s,3p,4s,3d, 4p,5s,4d,5p,6s,5d,4f,... Cette règle de Klechkowski est valable pour les 54 premiers éléments du tableau périodique, mais connaît un certain nombre d'anomalies (remplissage de la couche 5d avant la couche 4f. ) Couche n l O 5 4 3 N 4 3 M 3 m -,-,,,,3 -,-,,, -,, -3,-,-,,,,3 -,-,,, -,, -,-,,, -,, Nbre e - Par sous couche f 4 d p 6 s f 4 d p 6 s d p 6 s n² 5 max théorique 3 8 Succession des niveaux d énergie 5s 5p 5d 5f 4s 4p 4d 4f 3s 3p 3d Représentation s s p 6 3s 3p 6 3d 4s 4p 6 4d 4f 4 5s 5p 6 5d 5f 4 5g s s p 6 3s 3p 6 3d 4s 4p 6 4d 4f 4 s s p 6 3s 3p 6 3d L -,, P 6 s 8 s p s s p 6 K S s s Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
Détermination de la configuration électronique d un élément - Le nombre d orbitales est donné par le numéro de la période n de l élément considéré. - Chaque couche admet un nombre maximum d'électron donné par la formule n². - Le nombre d électrons à placer est donné par le numéro atomique. - Le nombre d électrons sur la dernière orbitale est : Le numéro de la colonne du tableau périodique pour les premières colonnes. Le numéro en chiffre romain pour les 6 dernières colonnes du tableau. Le nombre ou pour les colonnes de 3 à du tableau périodique. ( En effet si on prend l exemple des éléments de période 4, la règle de Klechkowski fait que la couche 4s se remplit avant la couche 3d.) Nombre d e - périphériques 3 4 5 6 7 8 3 ou 4 5 6 7 Nombre de couches électroniques principales ( la période ) Déterminons par exemple la configuration électronique du fer : 56 6Fe. - Fe est dans la 4 ième ligne du tableau : sa période est 4, il a donc 4 orbitales. - Nombre max d e - : orbitale K =, orbitale L= 8, orbitale M= 8, orbitale= 3 - Numéro atomique du fer =6 électrons à placer - Fe est dans la 8 ième colonne du tableau il a donc e - sur la dernière orbitale. - Il reste 4 électrons à placer en respectant le nombre maximum par couche ; K L M N Fe ) ) ) ) notation avec sous-couches : s s p 6 3s 3p 6 3d 6 4s 8 4 e- Exemples de configurations électroniques de différents éléments : La notation de la configuration électronique se fait avec le numéro de la couche suivi de la lettre de la sous-couche et avec en exposant le nombre d électrons de la souscouche : symbole de l'orbitale n l x. Par exemple, le fluor qui comporte 9 électrons est représenté par s s p 5 et la couche la plus extérieure (p) n'est pas remplie complètement puisque sa capacité est de 6 électrons. Autres exemples : Br: s s p 6 3s 3p 6 3d 4s 4p 5 Cu: s s p 6 3s 3p 6 4s 3d Les couches intérieures remplies, dont les distributions électroniques ne changent pas d'un élément à l'autre, peuvent être représentées de façon plus commode en utilisant le symbole chimique du gaz noble pour représenter le "cœur d'électrons" de l'atome. Par exemple : F : [He] s p 5 où [He] est écrit pour s Br : [Ar] 3d 4s 4p 5 ou encore Cu : [Ar ] 4s 3d où [Ar] représente la configuration s s p 6 3s 3p 6 Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.
Ce mode de remplissage des niveaux qui suppose que la configuration électronique est la même que celle de l'élément de nombre atomique inférieur d'une unité, plus un électron, est connu sous le nom de Principe d'aufbau. Ce principe est généralement juste. Cependant, dans la région des métaux de transition (par exemple Sc à Cu, Y à Cd, etc.,), les niveaux 3d et 4s (ou niveaux (n-)d, ns) ont en général, des énergies très proches on peut avoir un réarrangement de la distribution des électrons extérieurs. Par exemple, la configuration de Cr est [Ar} 4s 3d 5 et non [Ar} 4s 3d 4 et celle du cuivre est [Ar ] 4s 3d et non [Ar ] 4s 3d 9 Dans le cas de métaux tels que l'aluminium et le Cuivre on remarque la présence d'un électron solitaire sur la dernière couche; cet électron sera alors susceptible de participer à la conduction de l'électricité. Mais dans tous les cas, on voit que les électrons ayant le même nombre quantique n forment une couche électronique (K, L, M, N, ) ; les électrons d'une même couche qui ont le même nombre quantique l constituent une souscouche (s, p, d, f, ) ; enfin les électrons d'une même sous-couche et de même nombre m appartiennent à la même orbitale atomique. Quelques structures électroniques : Atomes ayant 5 électrons de valence : N: s s p 3 = [He] s p 3 P: s s p 6 3s 3p 3 = [Ne] 3s 3p 3 As: s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 4p 3 =[Ar] 4s 4p 3 Atomes ayant 3 électrons de valence : B: s s p = [He] s p Al: s s p 6 3s 3p = [Ne] 3s 3p Ga: s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 4p =[Ar] 4s 3d 4p In: s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 4p 6 5s 4d 5p =[Kr] 5s 4d 5p Exemple de configuration électronique chez les alcalins et les halogènes : Tous les éléments du groupe des alcalins possèdent un seul électron sur leur dernier niveau d énergie. Ils sont très réactifs parce qu ils cèdent facilement leur électron de valence : ils s oxydent très facilement. Ce dernier est faiblement retenu par le noyau d autant que les atomes de la famille des alcalins possèdent le plus grand rayon atomique de la période à laquelle ils appartiennent. Tous les éléments du groupe des halogènes possèdent une charge nucléaire plus forte que les atomes les précédant dans la même période. Ils ont donc un rayon atomique plus petit et leurs 7 électrons de valence sont fortement retenus. Les atomes d halogènes sont également très réactifs, parce qu ils cherchent à s approprier un électron : le chlore qui fait partie de la famille des halogènes (groupe VII) possède sept électrons périphériques. Exemple de configuration électronique les métaux de transition : Tous les membres de cette famille sont des métaux. Pour les éléments de transition, les électrons de la sous-couche d sont aussi des électrons de valence. Ils sont généralement moins réactifs que les métaux alcalins et alcalino-terreux, leurs réactions avec les éléments des autres familles sont parfois difficiles. Mais, ils peuvent pour la plupart s'unir entre eux ou à certains éléments d'autres familles pour former des alliages. Plusieurs d'entre eux sont capables de donner plus d'un ion positif et certains éléments ont des valences qui leur confèrent des propriétés physiques et chimiques variables. Ainsi, le fer ([Ar] 3d 6 4s ou [Ar] 3d 5 4s 4p )peut s'allier avec un élément non métallique et donner différents composés parce qu'il existe sous deux formes d'ions Fe + et Fe 3+. Valences I II III Ag Zn Cu Cu Fe Fe Dossier Enseignant. «VOYAGE EN INDUSTRIE» CAP SCIENCES 6.