Thème 1 : l'univers Chap 5 Classification périodique des éléments (Chap 3 et 15 sur le livre) I Le nuage électronique I.1 Couches électroniques Les électrons d'un atome ou d un ion se répartissent en couches électroniques. La première couche électronique est notée K, la seconde couche est notée L, la troisième M... Chacune de ces couches ne peut contenir qu'un nombre limité d'électrons.
Couche K L M Nombre maximal d'électrons 2 8 18 Une couche électronique est saturée lorsqu'elle contient son nombre maximal d'électrons
I.2 Structure électronique La structure électronique d'un atome ou d'un ion indique le nombre d'électrons sur chaque couche. On remplit tout d'abord la couche K puis la couche L puis la couche M. La répartition électronique ainsi obtenue correspond à l'état le plus stable de l'atome ou de l'ion considéré, dit état fondamental. La couche externe est la dernière couche électronique occupée. Animation structure électronique
Remarque : cette règle n'est valable que pour des atomes ou des ions qui possèdent au plus 18 électrons. Exemples : L'atome de carbone C(Z=6) Structure électronique : (K) 2 (L) 4 2 + 4 = 6 électrons L'atome de chlore : Cl(Z=17) Structure électronique : (K) 2 (L) 8 (M) 7 2 + 8 + 7= 17 électrons
L'ion lithium Li + (Z=3) L'ion lithium possède 2 électrons Structure électronique : (K) 2 L'ion sulfure S 2- (Z=16) L'ion sulfure possède 18 électrons Structure électronique : (K) 2 (L) 8 (M) 8 Ex 10p64, 13p64 (AE) et 15p64
II Classification périodique des éléments II.1 Historique 1) En quelle année Mendeleïev a-t-il découvert le tableau périodique des éléments? En 1869 Diaporama 2) Quels sont les deux critères qu'utilise Mendeleïev pour classer les éléments dans son tableau? Les deux critères qu'utilise Mendeleïev sont le poids atomique et les propriétés chimiques.
3) Pourquoi utilise-t-on le terme de «jeu incomplet» dans le reportage? Combien d'éléments chimiques étaient connus à l'époque de Mendeleïev? Des éléments chimiques n'avaient pas encore été découverts à l'époque de Mendeleïev. 63 éléments étaient alors connus. 4) Quel est le points commun des éléments d'une même colonne? Les éléments d'une même colonne ont des propriétés chimiques similaires.
5) Pourquoi Mendeleïev a-t-il laissé des cases vides dans son tableau? Mendeleïev a laissé des cases vides pour les éléments qui n'ont pas encore été découverts. 6) Le spectre du sodium présenté dans le reportage est-il un spectre d'absorption ou d'émission? Il s'agit d'un spectre d'émission. 7) En quoi la découverte du Gallium en 1875 confirme que Mendeleïev avait raison? Le gallium a les propriétés qu'avait prévu Mendeleïev grâce au tableau périodique (métal argenté et poids atomique =68)
II.2 Construction de la classification actuelle Les éléments chimiques sont rangés en ligne et en colonnes, par numéros atomiques Z croissants, de façon à ce que les éléments ayant des propriétés chimiques voisines soient placés dans une même colonne.
Les éléments chimiques dont les atomes ont le même nombre d'électrons sur leur couche externe sont disposés dans une même colonne : ils ont des propriétés chimiques similaires et constituent une famille d'éléments.
II.3 Les familles d'éléments Voir TP - Les alcalins (Li, Na, K...) sont les éléments de la première colonne. Ils possèdent 1 seul électron sur leur couche externe. Dans la nature, ils sont présents sous forme de cations M + (exemple: Na + ) Réaction alcalins avec l'eau - Les halogènes (F, Cl, Br...) sont les éléments de la dix-septième colonne. Ils possèdent 7 électrons sur leur couche externe. Dans la nature, ils sont présents sous forme d'anion X - (exemple : Cl - ) - Les gaz nobles (He, Ne, Ar...) sont les éléments de la dernière colonne. Ils sont très peu réactifs.
Alcalins Halogènes Ex 10p284, 11p284, 12p284 (AE), 13p284 Gaz nobles
III Utilisation de la classification III.1 Règle du duet et de l'octet Au cours des transformations chimiques, les atomes ont tendance à acquérir une structure électronique analogue à celle du gaz noble le plus proche dans la classification périodique. Les atomes de numéro atomique voisin de 2 cherchent à obtenir la structure électronique en duet de l hélium (couche K pleine). Les autres atomes cherchent à obtenir une structure électronique externe en octet. Remarque importante : ces règles ne sont valables que pour Z 20
III.2 Charges des ions monoatomiques Formation de cation En perdant 1 ou 2 électrons pour acquérir une structure électronique externe en duet ou en octet, un atome A donne un cation A + ou A 2+ Exemple : Quel ion va former l'atome de magnésium Mg? Donner sa structure électronique. Même question pour l'atome de sodium Na
Formation d'anion En gagnant 1 ou 2 électrons pour acquérir une structure électronique externe en duet ou en octet, un atome A donne un anion A - ou A 2- Exemple : Quel ion va former l'atome de fluor F? Donner sa structure électronique. Même question pour l'atome de soufre S. Ex 11p64, 14p64, 16p64, 27p66 14, 15, 16, 17, 18, 20p285 24p286