Photographie/Physique-chimie/Classification périodique des éléments

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Si l'on classe tous les éléments chimiques naturels et artificiels dans l'ordre de leurs numéros atomiques, on obtient une longue liste tout au long de laquelle on retrouve, à intervalles réguliers, des corps ou des groupes de corps possédant des propriétés chimiques analogues. La suite de cet exposé nous apprendra que les liaisons chimiques entre les atomes mettent en jeu les électrons périphériques, qui se trouvent sur la couche la plus éloignée du noyau, et que l'on appelle électrons de valence.

Dmitri Ivanovitch Mendeleiev
(1834- 1907)

Les périodes

Étant donné que les différentes couches K, L, M, N, O, P, se complètent les unes après les autres, on retrouve périodiquement, dans la liste, des atomes qui pos­sèdent le même nombre d'électrons périphériques, mais sur des couches différentes. Ces atomes sont dotés de propriétés similaires. Les différents éléments peuvent être classés en périodes selon le tableau de Mendeleïev, de la manière suivante :

• Première période : elle ne comprend que deux éléments, 1 H et 2 He, elle correspond au remplissage de la couche K par deux électrons.

• Deuxième période : la couche K est complète et la couche L reçoit progressivement 8 électrons, de 3 Li à 10 Ne.

• Troisième période : la couche M reçoit 8 électrons, de 11 Na à 18 A, sans pour autant être complète.

• Quatrième période : la couche N reçoit 1, puis 2 électrons avec 19 K et 20 Ca, puis 10 nouveaux électrons viennent se placer sur la couche M qui était incomplète, de 21 Sc à 29 Cu (lors du passage de 28 Ni à 29 Cu, un électron est repris à la couche N). Enfin, la couche N passe à 8, de 30 Zn à 36 Kr. Les éléments dont les deux couches sont incomplètes sont appelés éléments de transition, ils ont tous le même nombre d'électrons de valence et des propriétés voisines.

• Cinquième période : elle est composée de la même manière que la précédente, avec 8 nouveaux éléments de transition, et elle se termine par 54 Xe.

• Sixième période : c'est la plus longue de toutes, avec 32 éléments qui vont de 55 Cs à 86 R, parmi lesquels le groupe des "terres rares" qui compte 15 éléments. Ceux-ci ont des propriétés chimiques pratiquement identiques, puisqu'ils ont le même nombre d'électrons sur les deux couches périphériques O et P alors que c'est la couche N qui se complète. Ils ont posé aux chimistes le très difficile problème de leur séparation, que l'on n'a pu obtenir qu'après plusieurs années de cristallisations fractionnées.

• Septième période : elle comprend encore une vingtaine d'éléments, pour la plupart radioactifs, à partir de 87 Fr.

Le tableau ci-dessous indique le remplis­sage des couches électroniques des divers gaz inertes qui terminent les périodes de 1 à 6.

	..K..	..L..	..M..	..N..	..O..	..P..	Total
He	2						2
Ne	2	8					10
A	2	8	8				18
Kr	2	8	18	8			36
Xe	2	8	18	18	8		54
Rn	2	8	18	32	18	8	86

Tableau périodique des éléments

Le tableau périodique des éléments (également appelé Table de Mendeleïev, classification périodique des éléments, ou simplement tableau périodique) représente tous les éléments chimiques groupés par leur numéro atomique.

Table périodique des éléments

Groupe

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

Période

1

1 H

2 He

2

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

3

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

4

19 K

20 Ca

21 Sc

22 Ti

23 V

24 Cr

25 Mn

26 Fe

27 Co

28 Ni

29 Cu

30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35 Br

36 Kr

5

37 Rb

38 Sr

39 Y

40 Zr

41 Nb

42 Mo

43 Tc

44 Ru

45 Rh

46 Pd

47 Ag

48 Cd

49 In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53 I

54 Xe

6

55 Cs

56 Ba

*

71 Lu

72 Hf

73 Ta

74 W

75 Re

76 Os

77 Ir

78 Pt

79 Au

80 Hg

81 Tl

82 Pb

83 Bi

84 Po

85 At

86 Rn

7

87 Fr

88 Ra

**

103 Lr

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Uuu

112 Uub

113 Uut

114 Uuq

115 Uup

116 Uuh

117 Uus

118 Uuo

Lanthanides

*

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

Actinides

**

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

Séries chimiques du tableau périodique

Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Lanthanides	Actinides	Métaux de transition
Métaux pauvres	Métalloïdes	Non-métaux	Halogènes	Gaz rares

Note

Ce tableau est dit périodique car tous les atomes situés dans une même colonne (de 1 à 18), présentent des propriétés chimiques proches. Dans la colonne 1, le lithium Li et le sodium Na ont un comportement chimique proche.

L'explication de ce comportement repose sur le fait que le nombre d'électrons de leur couche la plus extérieure est identique. Li et Na ont un seul électron qui circule sur leur couche la plus externe ; or c'est cet électron externe qui sera disponible pour les réactions chimiques avec d'autres atomes. D'où des propriétés chimiques proches et par conséquent leur regroupement.

Les atomes sont donc groupés en familles :

• Les métaux vrais regroupant les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux
• Les métaux de transition
• Les métalloides
• Les non-métaux
• Les halogènes
• Les gaz rares
• Les lanthanides
• Les actinides
• Les transuraniens = tous les éléments au-delà de l'uranium

Plus le numéro atomique Z (nombre de protons) est élevé, plus les noyaux sont gros. Plus le rapport N/Z (nombre de neutrons sur nombre de protons) est loin de la courbe de stabilité, plus le noyau est instable : il va émettre des particules pour se rapprocher des valeurs stables. On dit qu'il est radioactif.

Dans le tableau périodique, les atomes dont aucun isotope n'est stable sont :

• Le technétium 43
• Le prométhium 61
• Tous les éléments à partir du polonium dont Z est supérieur ou égal à 84.

Moyens mnémotechniques

Voici quelques moyens mnémotechniques pour retenir le début de la classification des éléments :

• Ligne 2 : Lili Bése Bien Chez Notre Oncle Fernand-Nestor
  (pour : Lithium, Be (Béryllium), Bore, Carbone, N (Azote), Oxygène, F(Fluor), Ne (Néon))
  
  
• Ligne 2 (bis) : LiBerté Bafouée Contre Notre Organisation Fédérale Néogaulliste (ou Néotroskiste)
  
  
• Ligne 3 : Napoléon Mange Allègrement Six Poulets Sans Claquer d'Argent
  (pour : Na (Sodium), Mg (Magnésium), Aluminium, Silicium, Phosphore, Soufre, Chlore, Argon)
  
  
• Ligne 4 : Koalas de Canberra, S'ecria-T-il, je Veux Croire Mon Frere Completement! Ils Nichent, Copulent en Zonages Galamment Gerés, Assistés Seulement, Bravement des K(r)épis
  (pour : K (Potassium), Calcium, Scandium, Titane, Vanadium, Cr (Chrome), Mn (Manganèse), Fer, Cobalt, Nickel, Cuivre, Zn (Zinc), Gallium, Germanium, As (Arsenic), Sélénium, Brome, Krypton)
  
  
• Ligne 4 (bis) : Khrouchtchev Caressa Sciamment Tito. Vorochev Cria Magnianime : "Fe Pas le Con Nikita, ton Cul en Zinc Galvanisé te Gene AsSez pour Branler des Krevettes
  
  
• Ligne 5 : Robin Sur Yvette à le Zèbre Noble de Monsieur Tuc Ru. Rahan Pd Agassant Ceda Inévitablement Son Sabre Tenebreux aux Idées Xenophobes
  (pour : Rb (Rubidium), Sr (Strontium), Yttrium, Zr (Zirconium), Nb (Niobium), Molybdène, Tc (Technétium), Ruthénium, Rhodium, Pd (Palladium), Ag (Argent), Cd (Cadmium), Indium, Sn (Étain), Sb (Antimoine), Tellure, Iode, Xe (Xénon))
  
  
• Ligne 6 : Cesar Bade La Hifi de Tata dans le Wagon et Regarde Ossi Irma. Peter Au Hangar, un Tel Problème Bien Posé Attend Réponse (La ou Lu selon la classification)
  (pour : Cs (Césium), Baryum, La*Lu (Lutécium), Hf (Hafnium), Tantale, W (Tungstène), Re (Rhénium), Osmium, Iridium, Pt (Platine), Au (Or), Hg (Mercure), Tl (Thallium), Pb (Plomb), Bismuth, Polonium, At (Astate), Rn (Radon))
  
  

• Colonne 1 : Heureux dans le Lit de Natacha, Khrouchtchev Rabaissa Constamment son Froc
  (pour Hydrogène, Lithium, Na (Sodium), K (Potassium), Rb (Rubidium), Cs (Césium), Francium)
  
  

• Colonne 1 (bis) : Heureusement, L'interNationale Kommuniste Rebute les Capitalistes Français
  
  

• Colonne 16 : Olive Suce le Sexe Tendu de Popeye
  (Pour : O (Oxygène), S (Soufre), Se (Sélénium), Te(Tellure), Po (Polonium))
  
  

• Colonne 18 : Hercule Negligea d' Arracher le Korsage de Xena et Ronfla
  (Pour : He (Hélium), Ne (Néon), Ar (Argon), Kr (Krypton), Xe (Xénon), Rn (Radon))
  
  

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