La Classification Périodique des éléments

1. La ClassificationPériodique 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.

4. 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. • 1869 : Tableau périodique de Mendeleïev

5. 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. • Alcalins • Alcalino-terreux • Métaux de transition • Halogènes • Gaz nobles (1) (2) (3) (4) (5) Bloc s Bloc d Bloc p II – Structure de la Classification périodique.2) Structure actuelle. Elle est structurée en blocs : s, p, d et f.

6. III – Caractère métallique.

7. 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 : Non-Métaux Caractère métallique croissant Métaux III – Caractère métallique. 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)

8. IV – Évolution de quelques propriétés atomiques.

9. 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 : Énergie d’ionisation croissante IV – Évolution de quelques propriétés atomiques.1) Énergie de première ionisation (EI1). Les alcalins sont les éléments qui ont l’énergie d’ionisation la plus faible. Les gaz nobles sont difficilement ionisables.

10. Définitions. L ’énergie de premier attachement électronique d’un atome M est l’énergie Eatt mise en jeu pour apporter à cet atome gazeux un électron supplémentaire selon le processus : M(g) + e- M-(g) Eatt 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. = - Eatt C’est une grandeur en général positive. Évolution dans la Classification périodique. IV – Évolution de quelques propriétés atomiques.2) Affinité électronique (AE). On retiendra qu’elle est plus difficile à interpréter que celle de l’énergie de première ionisation.

11. Énergie d’attachement électronique.

12. Définitions. 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. Évolution dans la Classification périodique. le facteur k sert à adimensionner cette grandeur. k = 1 eV-1 si EIi et AE sont exprimées en eV selon Mulliken. De nos jours, k = 0,317 eV-1 Électronégativité croissante IV – Évolution de quelques propriétés atomiques.3) Electronégativité. Échelle de Mulliken (Chimiste américain, 1896-1986 -Nobel 1966) 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.

13. Electronégativité des éléments.

14. Retour Dimitri Mendeleïev • Chimiste russe 1834 – 1907 • 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 physico-chimiques. • 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 1886.

15. Alcalino terreux Halogènes Métaux de transition Bloc s Bloc p Bloc d Bloc f Alcalins Gaz nobles Retour II – Structure en blocs et principales familles.

16. Retour Caractère métallique.

17. Retour Énergie de première ionisation.