Classe 9

Introduction au tableau périodique

Relier périodes et groupes aux configurations électroniques et aux grandes tendances chimiques.

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IntuitionUne carte des éléments

Le tableau périodique est une carte : la position d’un élément renseigne sur ses électrons et sur les substances qu’il tend à former.

Les lignes se lisent de gauche à droite ; les colonnes regroupent des éléments aux configurations externes voisines. La ligne en escalier sépare approximativement métaux et non-métaux, avec les métalloïdes près de la frontière.

Choisissez la période 2 ou 3 pour suivre le caractère métallique sur une ligne, ou le groupe 1 ou 17 pour comparer une colonne.

Sélectionnez un élément ; comparez les blocs, rayons atomiques, énergies d’ionisation et électronégativités.

ScolairePériodes, groupes et numéro atomique

Définition: Numéro atomique

Nombre de protons du noyau, noté Z. Dans un atome neutre, il égale aussi le nombre d’électrons ; le tableau moderne suit Z croissant.

Définition: Période et groupe

Une période est une ligne et un groupe une colonne. Pour les éléments principaux, le groupe renseigne souvent sur les électrons de valence et aide à prévoir une chimie semblable.

Parties du tableau
Position	Signification	Exemple
Période	ligne ; même couche principale occupée dans le modèle simple	Na, Mg, Cl sont en période 3
Groupe	colonne ; configurations externes souvent proches pour les éléments principaux	Li, Na, K sont du groupe 1
Bloc	sous-couche remplie en dernier : s, p, d ou f	les métaux de transition occupent le bloc d

La plupart des éléments sont des métaux, surtout à gauche et au centre ; les non-métaux se trouvent en haut à droite. L’hydrogène est placé au-dessus du groupe 1 à cause de son électron unique, mais ce n’est pas un alcalin.

Z=\text{number of protons}=\text{number of electrons (neutral atom)}

Exemple: Localiser le chlore

Le chlore a le numéro atomique 17. Indiquer sa période, son groupe et son nombre d’électrons de valence.

Solution

Sa répartition par couches est 2, 8, 7 : trois couches occupées, donc période 3 ; sept électrons externes, donc groupe 17 (halogènes).

Exemple: Comparer le sodium et le chlore

Lequel, Na ou Cl, forme plus facilement un ion positif ?

Solution

Na possède un électron de valence et le perd souvent pour former Na⁺ ; le chlore gagne plus volontiers un électron pour former Cl⁻. La position aide à prévoir, mais les composés et les conditions comptent aussi.

UniversitairePourquoi les propriétés se répètent

La loi périodique indique que les propriétés des éléments dépendent périodiquement du numéro atomique. La répétition des couches de valence explique les ressemblances ; remplissage des sous-couches, écran et charge nucléaire effective produisent tendances et exceptions.

Tendances générales des éléments principaux
Propriété	Dans une période →	Dans un groupe ↓
Rayon atomique	diminue généralement	augmente généralement
Première énergie d’ionisation	augmente généralement, avec exceptions	diminue généralement
Caractère métallique	diminue généralement	augmente généralement

\mathrm{Na:}\ 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\qquad \mathrm{Cl:}\ 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5

Le tableau de Mendeleïev de 1869 suivait les masses atomiques et laissait des lacunes pour des éléments prédits. L’ordre moderne selon Z, établi après la compréhension de la charge nucléaire, résout les anomalies de l’ordre massique.

Exemple: Pourquoi le sodium et le potassium se ressemblent-ils ?

Comparer leurs électrons externes à l’aide du tableau périodique.

Solution

Tous deux sont du groupe 1, avec un électron s externe qu’ils perdent volontiers pour former +1. Le potassium possède une couche occupée supplémentaire : il est plus grand et son électron externe est moins lié.

Références

The Periodic Table: Its Story and Its Significance · Eric R. Scerri, 2007