Chapitre 3 : CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS S 4 F
Chapitre 3 : CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS S 4 F I) Organisation de la classification : 1) Description : La classification a été élaborée petit à petit en regroupant dans des colonnes les éléments qui ont des propriétés semblables et en les ordonnant en ligne par masses atomiques croissantes. Le premier tableau périodique (Mendeleïev en 1869) apparaissait ainsi sous forme cyclique. Aujourd hui, la classification périodique comporte 7 lignes ou périodes et 18 colonnes ou groupes. Cette disposition particulière se justifie par la structure électronique des atomes.
I) Organisation de la classification : 2) Principe de construction : Chaque ligne correspond au remplissage total ou partiel d une couche électronique. Les éléments dont les atomes ont un seul électron dans la couche de valence sont placés dans la colonne de gauche. Ceux dont les atomes ont une couche externe complète sont placés dans la colonne de droite. - Première période : la couche K étant complète avec deux électrons, la première période ne comporte que deux éléments : H et He. - Deuxième période : la couche L étant complète avec 8 électrons, la deuxième période comporte 8 éléments : Li, Be, B, C, N, O, F et Ne. - La troisième période correspond au remplissage partiel de la couche M. Elle comporte 8 éléments : Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl et Ar. Les autres périodes tiennent compte des exceptions à la règle de remplissage. Dans la classification périodique, les atomes des éléments d une même colonne ont le même nombre d électrons dans leur couche externe.
Dès le début du XIX siècle les chimistes ont constaté des analogies de propriétés entre certains corps. Ils ont ainsi mis en évidence des familles d éléments.
1) Les alcalins : a) Définition : Les éléments de la première colonne constituent la famille des alcalins (de l arabe : al-qilyi : la soude). Leurs atomes n ont qu un seul électron dans la couche de valence : Lithium Li (Z = 3) : Sodium Na (Z = 11) : Potassium K (Z = 19) : Rubidium Rb (Z = 37) : (K) 2 (L) 1 (K) 2 (L) 8 (M) 1 (K) 2 (L) 8 (M) 8 (N) 1 (K) 2 (L) 8 (M) 18 (N) 8 (O) 1
1) Les alcalins : b) Propriétés : - La combustion du sodium dans le dioxygène produit des fumées blanches d oxyde de sodium : 4 Na + O 2 2 Na 2 O L oxyde de sodium est un solide cristallin ionique formé d ions oxygène O 2- et d ions sodium Na +. - Le sodium réagit vivement avec l eau en produisant un dégagement gazeux de dihydrogène H 2 et en formant des ions sodium Na + et des ions hydroxyde OH - qui donnent une coloration rose en présence de phénolphtaléine : 2 Na + 2 H 2 O 2 Na + + 2 OH - + H 2 Les métaux alcalins ont des propriétés semblables à celles du sodium : - les corps simples alcalins sont des métaux mous, très réactifs, - au cours des réactions chimiques, l atome métallique M perd l unique électron périphérique et se transforme facilement en cation M +.
2) Les halogènes : a) Définition : Les éléments de l avant-dernière colonne constituent la famille des halogènes (du grec : hals : sel et gennân : engendrer). Leurs atomes ont 7 électrons dans la couche externe : Fluor F (Z = 9) : (K) 2 (L) 7 Chlore Cl (Z = 17) : (K) 2 (L) 8 (M) 7 Brome Br (Z = 35) : (K) 2 (L) 8 (M) 18 (N) 7 Iode I (Z = 53) : (K) 2 (L) 8 (M) 18 (N) 18 (O) 7
2) Les halogènes : b) Propriétés : - A température ordinaire le difluor est un gaz jaune, le dichlore est un gaz jaune-vert, le dibrome est un liquide rouge, le diiode est un solide gris. Les halogènes sont tous très réactifs et toxiques, - les corps simples halogènes sont des molécules diatomiques X 2 très réactives, - au cours des réactions chimiques, l atome X capte un électron et se transforme facilement en anion halogénure X -.
3) Les gaz rares : Les éléments de la dernière colonne constituent la famille des gaz rares. A l exception de l hélium la couche externe de leurs atomes est pleine à 8 électrons constituant un octet d électrons : Hélium He (Z = 2) : (K) 2 Néon Ne (Z = 10) : (K) 2 (L) 8 Argon Ar (Z = 18) : (K) 2 (L) 8 (M) 8 Krypton Kr (Z = 36) : (K) 2 (L) 8 (M) 18 (N) 8 Les gaz rares n ont pratiquement pas de réactions chimiques, on les appelle aussi des gaz inertes.