La classification périodique des éléments

1. La classification périodique des éléments Dimitri Mendeleïev ( 1834 – 1907)

2. Bilan de la prise de note Les neufs éléments connus depuis l’antiquité sont : le carbone : C le fer : Fe l’or : Au ( du latin Aurum ) le soufre : S le cuivre : Cu l’argent : Ag L’ étain : Sn ( du gaulois stannum) le mercure : Hg ( du grec hydrargyros = argent liquide !) le plomb : Pb

3. Bilan de la prise de note • En 1869, Mendeleïev classe les 63 éléments connus . • Il retient comme premier critère : la masse atomique croissante. • On attribue la masse 12 à l’élément carbone parce qu’il est 12 fois plus lourd que l’hydrogène, élément le plus léger affecté de la masse unité.

4. Les familles chimiques • Il s’agit du deuxième critère de classement retenu par Mendeleïev. • Une famille d’éléments regroupe des éléments aux propriétés chimiques voisines ( analogues)

5. Les irrégularités dans le tableau - de la place libre entre les éléments des 2 premières lignes - 2 cases vides - inversion du tellure Te et de l’iode I - les métaux dits de transition

6. A propos de l’inversion du tellure et de l’iode

7. H 1 Li 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 Mg 24 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 K 39 Ca 40 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 63 Zn 65 As 75 Se 78 Br 80 Rb 85 Sr 87 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh 104 Pd 106 Ag 108 Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 I 127 Te 128 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Th 231 Ur 240 QUATRIEME « IRREGULARITE  »

8. H 1 Li 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 Mg 24 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 K 39 Ca 40 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 63 Zn 65 As 75 Se 78 Br 80 Rb 85 Sr 87 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh 104 Pd 106 Ag 108 Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 I 127 Te 128 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Th 231 Ur 240 QUATRIEME « IRREGULARITE  »

9. H 1 Li 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 Mg 24 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 K 39 Ca 40 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 63 Zn 65 As 75 Se 78 Br 80 Rb 85 Sr 87 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh 104 Pd 106 Ag 108 Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Th 231 Ur 240

10. Pourquoi cette inversion ? • C’est pour faire correspondre les colonnes de son tableau aux familles d’éléments que Mendeleïev inverse les deux éléments Te et I • Il remet en cause ainsi le classement fondé sur la masse atomique croissante.

11. La classification actuelle • Dans la classification actuelle les éléments sont classés par numéro atomique croissant Z. • On retrouve dans une colonne les familles d’éléments • En 1869, les gaz nobles n’avaient pas encore été découverts : ils ne pouvaient donc pas figurer dans le tableau

12. Le copernicium : synthétisé le 26 février 2010 • Cet élément de symbole Cn a pour numéro atomique Z = 112. • Il trouve donc naturellement sa place à côté du roentgénium de numéro atomique Z = 111.

13. Bilan de l’activité expérimentale n°1 L’ajout d’une solution de nitrate d’argent à une solution contenant : (1) des ions chlorure : Cl - (2) des ions bromure : Br - (3) des ions iodures : I – L’ion potassium n’appartient pas à la famille des halogènes : sa présence dans le mélange n’est pas pris en compte (il est commun aux 3 solutions). • Dans chacun des tubes l’action des ions Ag+ provoque la formation d’un précipité (de couleur différente selon l’ion halogénure mis en jeu). • Les ions Cl - , Br - et I – réagissent de façon similaire (analogue) : ils appartiennent bien à une même famille d’éléments chimiques.

14. Bilan de l’activité expérimentale n°2 L’ajout de nitrate de plomb à une solution contenant : (1) des ions chlorure : Cl - (2) des ions bromure : Br - (3) des ions iodures : I – • Dans chacun des tubes l’action des ions Pb2+ provoque la formation d’un précipité lourd de couleur différente selon l’ion halogénure. • Les ions Cl - , Br - et I – réagissent de façon similaire (analogue) : ils appartiennent bien à une même famille d’éléments chimiques. • On les retrouve dans une même colonne du tableau ( l’avant dernière)

15. Bilan sur la classification actuelle • Les éléments sont classées par numéro atomique Z croissant. • On place dans une même colonne les éléments dont les atomes présentent le même nombre d’ électrons sur la couche externe.

16. La classification actuelle se base sur la structure du nuage électronique

17. Superposition des approches historique et actuelle • Pour Mendeleïev, les éléments d’une même colonne présentent des propriétés chimiques voisines. • Actuellement, les éléments d’une même colonne présentent le même nombre d’électrons sur leur couche externe. • Les propriétés chimiques des éléments sont donc liées à la structure de la couche électronique externe.