I- Construction historique de la classification périodique

But du TP : Construire la classification en adoptant la démarche historique de Mendeleïev.

Construire la classification à partir des règles modernes basées sur la structure électronique des atomes puis comparer.

I- Construction historique de la classification périodique

Dix-septième enfant de la famille Mendeleïev, Dimitri vient au monde en Sibérie, en 1834. Très jeune, il se passionne pour la chimie. Il assiste au premier congrès international de la chimie en 1860 où des idées nouvelles sur les propriétés des éléments sont

présentées. Intéressé, il se met au travail et présente en 1869 une première classification des éléments basée sur une loi de périodicité.

 Mendeleïev constate en effet qu’en rangeant les 63 éléments chimiques, alors connus, par masse atomique croissante, il retrouve, à intervalles réguliers, des éléments dont les propriétés chimiques sont proches.

 Dans son tableau, il les regroupe en famille suivant des lignes.

Pour respecter les propriétés chimiques, il est obligé de faire quelques inversions. ( Ex : l’iode I et le tellure Te ).

Il laisse également des cases vides, supposant qu’elles correspondraient à des éléments inconnus, dont il va prévoir les principales propriétés.

Son travail ne sera reconnu que lorsque ces éléments ont été découverts avec les propriétés prévues.

1°/ Combien d’éléments avait-il classés ? 63

2°/ Selon quels critères Mendeleïev a-t-il effectué sa classification?

Masse atomique croissante. Propriétés chimiques similaires.

3°/ Citer dans le tableau, 2 éléments inversés. Pourquoi a-t-il effectué cette inversion ? Il a inversé l’iode et le Tellure pour respecter les propriétés chimiques des éléments.

4°/ Comment Mendeleïev justifia-t-il les places vides dans son tableau ?

Il prévoit les propriétés chimiques des éléments manquants inconnus à l’époque.

Construire la classification selon les critères de Mendeleïev

Vous disposez d’un jeu de cartes correspondant aux fiches de renseignement de certains éléments tels qu’ils étaient connus en 1860.

1°/ Essayer d’établir la classification simplifiée de ces 16 éléments selon les mêmes critères que Mendeleïev.

2°/ Compléter alors le tableau suivant avec les symboles des éléments. ( Attention, toutes les cases ne sont pas remplies … )

H

Li Be B C N O F

Na Mg Al Si P S Cl

Br 2

Chimie

Thème II – Constitution de la matière

TP 10 – Classification périodique des éléments

II- Construction actuelle de la classification périodique

Critères actuels de construction de la classification périodique Les éléments sont classés par numéro atomique Z croissant.

Les éléments dont les atomes ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe sont regroupés dans une même colonne.

Une nouvelle ligne est commencée chaque fois qu’intervient une nouvelle couche électronique Construire la classification actuelle

Pour les 18 éléments suivants, donner la structure électronique des atomes correspondants.

Atome Z Structure électronique Atome Z Structure électronique

Al 13

(K) (L) (M)

(K) (L)

Ar 18

(K) (L) (M)

(K) (L) (M)

B 5

(K) (L)

(K) (L)

Be 4

(K) (L)

(K) (L) (M)

C 6

(K) (L)

(K) (L)

Cl 17

(K) (L) (M)

(K) (L)

F 9

(K) (L)

(K) (L) (M)

H 1

(K)

(K) (L) (M)

He 2

(K)

(K) (L) (M)

Compléter le tableau suivant avec les symboles en respectant les critères actuels de construction. Puis compléter la dernière ligne en vous aidant de la classification interactive.

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Ga Ge As Se Br Xe

1°/ Quelle est la différence entre la structure du tableau historique de Mendeleïev et la classification actuelle?

Il n’y a pas de différences, les éléments sont classés de la même manière et pourtant le critère de classement est différent.

2°/ Quelle famille d’éléments ne connaissait pas Mendeleïev en 1869 ? Pourquoi ? Les gaz nobles n’ont été découverts qu’après 1869.

He en 1868, Ne en 1898, Ar en 1894 (mais suspecté dès 1785), Kr en 1898, Xe en 1898 et Rn en 1900 (isolé en 1908, nommé en 1923). He, Ne, Ar, Kr et Xe ont été découvert par W. Ramsay.

Rn isolé par Ramsay et Whytlaw-Gray.

3°/ Comment expliquer l’origine de la périodicité rencontrée dans la classification périodique ?

Les éléments chimiques qui ont la même structure électronique externe ont les mêmes propriétés chimiques.

4°/ Au début de son ouvrage sur les principes de la chimie, Mendeleïev pose la question suivante :

« Quelle est la cause de l’analogie et quel est le rapport des groupes d’éléments entre eux? » Pouvait-il vraiment répondre à cette question avec les connaissances de l’époque ? Pourquoi ?

Il ne pouvait pas répondre car les électrons n’ont été decouvert qu’en 1897 ,la structure de l’atome avec le noyau et les électrons en 1911 par Rutherford et le modèle actuel de l’atome date du début de la mécanique quantique 1924 par Louis de Broglie.

Compléter la classification actuelle

1°/ Compléter la classification périodique en indiquant le symbole de l’atome, son numéro atomique et sa structure électronique. ( Utiliser la classification interactive ) 2°/ Indiquer si les éléments sont liquide, solide ou gazeux à température ambiante. Utiliser des couleurs sur votre classification en la légendant.

La classification périodique des éléments Liquide Solide Gazeux

P ér io d es

I II III IV V VI VII VIII

H Z = 1 He Z = 2

hydrogène Hélium

(K)

(K)

Li Z = 3 Be Z = 4 B Z = 5 C Z = 6 N Z = 7 O Z = 8 F Z = 9 Ne Z = 10

Lithium Beryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon

2 1

(K) (L) (K) (L)

(K) (L)

(K) (L)

(K) (L)

(K) (L)

(K) (L)

(K) (L)

Na Z = 11 Mg Z = 12 Al Z = 13 Si Z = 14 P Z = 15 S Z = 16 Cl Z = 17 Ar Z = 18

Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon

2 8 1

(K) (L) (M) (K) (L) (M)

(K) (L) (M)

(K) (L) (M)

(K) (L) (M)

(K) (L) (M)

(K) (L) (M)

(K) (L) (M)

K Z = 19 Ca Z = 20 Ga Z = 31 Ge Z = 32 As Z = 33 Se Z = 34 Br Z = 35 Kr Z = 36

Potassium Calcium Gallium Germanium Arsenic Sélenium Brome Krypton