Classification des éléments chimiques

Classification des éléments chimiques



Objectifs

Connaître les manières de classification des éléments chimiques.
Connaissances pré-recquises

La structure de l’atome ; la configuration électronique des éléments chimiques


 Expliquer la structure de l’atome
 Ou sont situés les électrons dans l’atome ?
 Comment sont-ils répartis ?
 Comment appelle-t-on les électrons de la couche extérieure ?
 Quel rôle jouent-ils ?

 Jusqu'à aujourd’hui, on connaît plus de 110 éléments chimiques. La plupart se trouvent dans la nature. Donc un certain nombre d’éléments sont créés dans les laboratoires, en supposant que ces éléments existent dans la nature mais ils sont instables.

 Tous ces éléments et leurs composants (sauf l’élément carbone et ses composés ) sont étudiés dans la chimie inorganique. Elle étudie aussi les méthodes de formation et leur utilisation dans la vie quotidienne.

 Les éléments chimiques dans la classification périodique sont arrangés par ordre de numéro atomique croissant (nombre de protons dans le noyau).

 La classification périodique des éléments est constituée de plusieurs lignes appelées périodes (il y a sept), et de plusieurs colonnes:
- les éléments dans les lignes suivent la règle du remplissage des niveaux d’énergie avec les électrons donc :
- les éléments dans les colonnes sont répartis selon le nombre d’électrons de la couche extérieure. Par exemple, les éléments de la deuxième colonne ont deux électrons, et la quatrième a quatre électrons. Ces électrons sont appelés aussi les électrons de valence. Ce nombre d’électrons représente le numéro de la colonne.


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1H LA CLASSIFICATION PERIODIQUE 2He
2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne
3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr





 L’expérience montre que les éléments d’une même colonne possèdent des propriétés voisines. Ils constituent en général des familles homogènes ; on distingue par exemple :
 La famille des métaux alcalins ( 1ère colonne ) qui sont toujours monovalents ( comme cations 1+)
 La famille des métaux alcalins – terreux ( 2ème colonne ) qui sont toujours divalents ( cations 2+)
 La famille des halcogènes ( 6ème colonne )
 La famille des halogènes ( 7ème colonne )
 La famille des gaz inertes ( 8ème colonne )
Famille des alcalins
• Cette famille est formée par les éléments de la première colonne. Les atomes de ces éléments possèdent un électron sur la couche externe, ils ont une forte tendance à le perdre pour donner un cation (Na+, Li+, K+...).
• On obtient des ions qui ont une couche externe saturée (complète) très stable, cette structure électronique est la même que celle de l'atome de gaz rare situé la ligne au-dessus.
Famille des halogènes
• C’est la famille formée par les éléments de l'avant-dernière colonne. Les atomes de ces éléments possèdent 7 électrons sur la couche externe, et ils ont une forte tendance à capter un électron supplémentaire au contraire des alcalins.
• Ils donnent donc des anions (F-, Cl-, Br-..) avec une couche externe saturée très stable. Cette structure électronique est la même que l'atome de gaz rare situé à droite dans le tableau.
Famille des gaz nobles
C’est la famille formée par les éléments de la dernière colonne. Les atomes de ces éléments possèdent tous des couches pleines et ils sont par conséquent très stables. On dit qu'ils sont inertes d'un point de vue chimique.
• Selon la position des électrons valents dans les orbitales externes, les éléments sont classifiés par catégorie :
- Les éléments ‘’ s ‘’ qui contiennent les électrons valents dans les orbitales ‘’ s ‘’ (s1, s2)
- Les éléments ‘’ p ‘’ qui contiennent les électrons valents dans les orbitales ‘’ p ‘’ (p1, p2, …)
- Les éléments ‘’ d ‘’ qui contiennent les électrons valents dans les orbitales ‘’ d ‘’ (d1, d2,… )
- Les éléments ‘’ f ‘’ qui contiennent les électrons valents dans les orbitales ‘’ f ‘’ (f1, f2, …)

s1 s2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1H LA CLASSIFICATION PERIODIQUE 2He
2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne
3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr


 Selon leurs propriétés physiques et chimiques, les éléments sont classifiés en deux catégories : les métaux qui se trouvent à gauche de la classification périodique, et les non-métaux, à droite de la classification périodique.

EXERCICE
- Combien d’éléments chimiques connaît-on ?
- Les trouve-t-on tous dans la nature ?
- De quelles particules sont-ils constitués ?
- Quelle discipline étudie les éléments chimiques et leurs composés (sauf l’élément carbone et leurs composés) ?
- Qu’est-ce qu’elle étudie encore ?
- Chaque élément est caractérisé par son ___________________ qui représente le nombre de ________________
dans le _____________ atomique dont les éléments sont arrangés par ordre de numéro atomique ____________.
- La classification périodique des éléments est constituée de_______________ horizontales appelées ___________
et de lignes ________________ ou ________________.
- les éléments dans les lignes (horizontales) suivent la règle du ________________ des niveaux d’______________
avec les _______________ .

• Les éléments dans les colonnes sont répartis selon le nombre d’ ____________ de la couche _______________ ;
exemple : les éléments dans la première colonne ont ______ électron, la troisième colonne ont __________
électrons.
• Ce nombre d’ électrons représente le numéro de la _______________ dans la classification périodique.
• Comment appelle-t-on les électrons de la couche extérieure ?
• Qu’est-ce qui détermine le nombre d’électrons dans la couche extérieure pour les éléments de la même colonne ?
• Rappeler les noms utilisés pour quelques colonnes des éléments.
• Comment sont classifiés les éléments selon la position des électrons dans les orbitales de la couche extérieure ?
• Comment sont-ils classifiés les éléments selon leurs propriétés physique et chimique ?
• Où sont-ils situés ?