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La classification périodique
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Un peu d’histoire
Avant le XIX^{ème} siècle on ne connaissait qu’une vingtaine d’éléments. Le XIX^{ème} siècle fut témoin de la découverte d’un cinquantaine d’élément supplémentaire. Cette croissance soudaine de notre connaissance des éléments a exigé une classification afin de pouvoir mieux comprendre et mieux manipuler ces éléments chimiques et leurs réactions.
En 1869, c’est le chimiste russe Dmitri Mendeleïev qui propose une classification basée sur leurs masses molaires : il les place par masse croissante du haut vers le bas puis de la gauche vers la droite, en mettant, sur une même ligne, des éléments présentant des analogies de comportement. Pour expliquer certains vides dans son classement, il prédit alors avec succès l’existence d’élément non encore découverts à son époque.
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La classification moderne
La classification actuelle comporte 18 colonnes et 7 lignes qui s’appellent des périodes. Les éléments sont rangés par ordre croissant de leur numéro atomique Z.
Chaque période signifie une couche électronique ; donc dans une ligne (période) les atomes ont la même couche externe, ainsi que le remplissage d’une période correspond au remplissage d’une couche électronique. Le passage à la période suivante se produit lorsque la couche est saturée.
Les éléments possédant le même nombre d’électrons périphérique appartiennent d’une même colonne. Ces éléments ont des propriétés chimiques semblables, et donc constitue une famille chimique.
Exemple:
L’élément aluminium (A\ell ∶ Z=13) se trouve dans la troisième colonne de la troisième période, donc il a 3 électrons périphériques dans sa troisième couche. Déterminer sa répartition électronique.
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Utilisation de la classification périodique
On sait qu’une réaction chimique est simplement l’échange et le partage des électrons périphérique entre deux atomes. Par conséquent, le nombre d’électron périphérique d’une élément détermine en grande partie ses propriétés chimiques et réactionnelles. On peut en conclure, alors, que les éléments ayant le même nombre d’électrons périphérique ont des propriétés semblables. Ces éléments appartiennent donc à une famille chimique.
- Les éléments dans la première colonne constitue des alcalins. Noter que H ne fait pas partie de cette famille.
- Les éléments dans la 7^{ème} (17^{ème}) colonne constituent la famille des halogènes (F,Cl,Br,I).
- Les éléments dans la 8^{ème} (18^{ème}) colonne constituent la famille des gaz rares ou les gaz nobles. Ils sont caractérises par une couche externe saturée
Exemple:
Les éléments Li,Na,K,Rb,Cs,Fr on un seul électron périphérique. Ils réagissent d’une manière similaire et violente avec H_2O.
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Les ions monoatomiques
Les atomes essayent de gagner ou perdre des électrons périphérique afin d’avoir une structure électronique d’un gaz rare, c’est-à-dire avec une couche externe saturée. Leur placement dans le tableau périodique détermine le nombre d’électrons à perde ou gagner.
Les alcalins et les éléments de la deuxième et la troisième colonne perdent des électrons afin d’obtenir une couche externe saturée. Ils forment alors des cations comme : Na^+ , Mg^{2+} , Al^{3+}
Les atomes des colonnes 5 à 7 vont gagner des électrons afin d saturer leurs couches externes. Ils forment alors des anions comme : F^- , S^{2-} , P^{3-}.