LYCEE RUE TAIEB ELMHIRI MENZEL TEMIME COURS-3 : TABLEAU PERIODIQUE DES ELEMENTS SCIENCES PHYSIQUES : CLASSES : 2 SCIENCES T-BACCARI

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LYCEE RUE TAIEB ELMHIRI MENZEL TEMIME

COURS-3 : TABLEAU PERIODIQUE DES ELEMENTS

SCIENCES PHYSIQUES : CLASSES : 2 SCIENCES T-BACCARI

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A. CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS I. DEMARCHE DE MENDELIEV

1) ACTIVITE-A1 : ETUDE D’UN DOCUMENT SCIENTIFIQUE

En 1860, on ne connait que 63 éléments. Leurs propriétés physiques et chimique sont dans l’ensemble assez bien décrites, mais leurs masses atomiques molaires sont souvent floues et cela malgré les remarquables travaux des chimistes Berzelius et Avogadro. Bref, la chimie est à la fois en pleine expansion et en plein désordre. L’idée est cependant dans l’air que, si l’on classe les éléments par masses atomiques molaires croissantes, on doit prévoir observé une certaine périodicité dan leurs propriétés.

En 1867, Mendeleïev, et depuis plusieurs années, prépare des fiches pour chaque élément où il indique s masse atomique molaire et les formules des principales combinaisons chimiques auxquelles il participe.

En les rangeant par masses atomiques croissantes, il est frappé par une évolution régulière de leurs propretés, mais surtout par le fait qu’à intervalles fixes, celles-ci se répètent par séquence successives.

D’où l’idée de construire n tableau.

Question : A partir du texte, dégager les deux critères qui ont permis à Mendeleïev de lasser les éléments et d’établir une périodicité.

Réponse : Les deux critères sont :

 Les masses molaires atomiques des éléments : ceux-ci sont rangés par masse molaire atomique croissante.

 Les propriétés chimiques des éléments, qui, bien qu’elles évoluent se répètent à intervalles fixes.

2) RESULTAT-A2

C’est au chimiste russe DIMITRI MENDELEIEV que l’on doit la première classification systématique des éléments en 1869. La démarche suivie par MENDELEIEV pour dresser ce tableau est fondée sur la masse des atomes et sur les propriétés des éléments.

II. CRITERES ACTUELLES DE LA CLASSIFICATION RESTREINTE ( ≤ ) 1) ACTIVITE-A2 : ETUDE D’UN DOCUMENT SCIENTIFIQUE

Au début du XX^ème siècle, la révolution de la physique et les découvertes dans le domaine de la structure de la matière ont induit, pour le classement des éléments, la recherche d’une variable indépendante, autre que les propriétés chimiques.

On sait que pour chaque espèce atomique, le numéro d’ordre dans le tableau périodique se confond avec le nombre des charges positives de son noyau c’est-à-dire de son numéro atomique.

Ce changement de variable est capital, car à partir de ce moment on s’est détourné de la périodicité liée à des propriétés chimiques des atomes, pour passer à une périodicité concernant leur structure

physique, intime.

La forme actuelle du tableau périodique a été retenue en 1988. Elle prend en compte la structure du cortège électronique. Les éléments d’une même colonne retrouvent le même nombre d’électrons sur leur dernière couche.

Questions :

a) Retrouver à l’aide du texte, les deux critères utilisés pour classer les éléments actuellement.

b) Classer les 18 premiers éléments en utilisant les deux critères relevés.

Réponse :

a) Les deux critères sont :

 Le numéro atomique : les éléments sont classés par numéro atomique croissant.

 La dernière couche électronique des éléments : celle-ci est la même pour les éléments d’une même colonne.

b) Classification restreinte du tableau périodique des éléments :

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Gr. I Gr. II Gr. III Gr. IV Gr. V Gr.VI Gr. VII Gr. VIII Période.1 H

(K)

He (K) Période.2 Li

(K) (L)

Be (K) (L)

B (K) (L)

C (K) (L)

N (K) (L)

O (K) (L)

F (K) (L)

Ne (K) (L) Période.3 Na

(K) (L) (M)

Mg

(K) (L) (M)

Al

(K) (L) (M)

Si

(K) (L) (M)

P

(K) (L) (M)

S

(K) (L) (M)

Cl

(K) (L) (M)

Ar

(K) (L) (M)

2) RESULTAT-A2

 Actuellement, les éléments chimiques sont classés par numéro atomique croissant.

 Une nouvelle période (ligne) est utilisée chaque fois que le remplissage électronique fait intervenir une nouvelle couche électronique. Ainsi, les atomes d’une même période possèdent le même nombre de couches.

 Les atomes d’une même colonne possèdent le même nombre d'électrons de valence : ils forment une famille ayant des propriétés chimiques voisines.

B. UTILISATION DE LA CLASSIFICATION

I. EMPLACEMENT D’UN ELEMENT DANS LE TABLEAU

 Consigne : Trouver la position de l’aluminium et de l’hélium dans la classification périodique.

 Donnée : structures électroniques de l’atome d’aluminium : Al: (K) (L) (M) ; He: (K)

 Résolution :

 Savoir exigible : Dans une même colonne, tous les éléments possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche externe et dans une même période, tous les éléments possèdent le même nombre de couche(s).

 Réponse :

L’aluminium possède 3 électrons de valence ⟹ il appartient à la troisième groupe 3 couches ⟹ il appartient à la troisième colonne L’hélium possède 1 couche ⟹ il appartient à la première période

2 électrons (duet) ⟹ il appartient à la colonnedes gaz rares (colonne 8)

II. IDENTIFICATION DES ELEMENTS D’UNE MEME FAMILLE CHIMIQUE

 Consigne : Identifier les éléments appartenant à une même famille de la classification périodique.

 Donnée : structures électroniques des atomes de :

Mg: (K) (L) (M) ; S: (K) (L) (M) ; Al: (K) (L) (M) ; N: (K) (L) ; O: (K) (L) ; Be: (K) (L)

 Résolution :

 Savoir exigible : Les éléments d’une même famille chimique sont situés dans la même colonne de la classification périodique. Dans une même colonne, tous les éléments possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche externe.

 Réponse :

Mg et Be possèdent 2 électrons externes (ou de valence). Ils appartiennent à une même famille.

S et O possèdent 6 électrons externes (ou de valence). Ils appartiennent à une même famille.

III. PREVISION DE LA FORMULE DE L’ION FORME PAR UN ELEMENT CHIMIQUE

 Consigne : Déterminer la formule de l’ion formé par l’élément oxygène et l’élément lithium.

 Donnée : structures électroniques des atomes de : O: (K) (L) ; Li: (K) (L)

 Résolution :

 Savoir exigible : La règle de stabilité : un atome évolue de façon à acquérir la structure électronique du gaz rare le plus proche.

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 Réponse :

D’après la structure de l’oxygène, le gaz rare le plus proche est Ne de structure (K) (L) . Ainsi, l’oxygène doit capter 2 électrons et va donc former un ion chargé négativement O .

D’après la structure du lithium, le gaz rare le plus proche est He de structure (K) .Ainsi, le lithium doit céder un électron de sa couche L et va donc former un ion Li .

Remarque : Liaison covalente « cation-anion » et prévision de la capacité de covalence (ou valence) d’un élément chimique.

IV. RESULTATS -B

La classification périodique des éléments sert à :

 trouver la position d’un élément dans la classification.

 identifier les éléments d’une même famille chimique.

 prévoir l’ion formé par un élément chimique.

 prévoir la valence d’un élément chimique.

C. EVALUATION

Exercice .1 : Un atome X de numéro atomique Z (Z<18) possède 3 électrons de valence.

1) Déterminer pour l’atome X, les valeurs possibles de Z.

2) Donner la nature (cation ou anion) de l’ion correspondant. En déduire la valence de l’atome X.

3) Déterminer les positions de leurs éléments chimiques.

4) Identifier X sachant que son noyau contient 13 protons.

5) Déterminer la structure de Lewis de la molécule formée par l’atome X et l’atome de chlore (anhydre)de formule électronique (K) (L) (M) .

Consigne : Bien que l’aluminium soit très électropositif, les liaisons (Al-Cl) sont covalentes et non ionique.