----
----
Le tableau périodique des éléments représente tous les éléments chimiques, classé en groupe ou en catégorie d’après les propriétés similaires. Plusieurs classifications furent adoptées avant d’arriver au tableau périodique qui est utilisé de nos jours.
I. Les triades de Johann Wolfgang Döbereiner
En 1829, Johann Wolfgang Döbereiner, chimiste allemand, remarqua l’existence de similitudes entre des éléments groupés par trois qu’il nomma « triades ». Il montra en outre que la masse atomique du second élément de la triade est intermédiaire entre celle des deux autres tels que :
- La triade du lithium (Li), du sodium (Na) et du potassium (K) Li (masse atomique 6,9)
Na (masse atomique 23,1) K (masse atomique 9,0)
masse atomique moyenne de Na =
2 1 , 39 9 ,
6
= 23,0
- La triade du béryllium (Be), du magnésium (Mg) et du calcium (Ca) Be (masse atomique 9,0)
Mg (masse atomique 24,3) Ca (masse atomique 40,1)
masse atomique moyenne de Mg =
2 1 , 40 9
= 24,55
II. La loi des octaves avec John NEWLANDS
En 1860, le chimiste anglais John Newlands mit en évidence une certaine répétition dans les propriétés des éléments. Il fut ridiculisé lorsqu’il proposa la « loi des octaves » : le huitième élément qui suit un élément donné, ressemble au premier comme la huitième note de l’octave ressemble à la première. Mais cette loi ne pouvait s’appliquer aux éléments au-delà du calcium. Cette classification restait donc
H He Li Be B C N O
F Ne Na Mg Aℓ Si P S
John Newlands propose une organisation par masse atomique croissante en regroupant sur une ligne. On trouve une certaine répétition, tel que le huitième élément qui suit un élément donné, ressemble au premier (sans compter H et les gaz rares).
Li Be B C N O F
Na Mg Aℓ Si P S Cℓ
K Ca
III. La loi de la périodicité des propriétés avec Mendeleïev
En 1869, Mendeleïev, chimiste russe, présenta une première version de son tableau périodique. Ce tableau fut la première représentation cohérente de l’ensemble des éléments. Il se rendu compte qu’en classant les éléments selon leurs masses atomiques on voyait apparaître une périodicité en ce qui concerne certaines propriétés des éléments. Le premier tableau contenait 63 éléments.Ce tableau fut conçu de manière à faire apparaître la périodicité des éléments. Ainsi les éléments y sont classés verticalement. Les rangées horizontales se succèdent représentant les éléments de la même famille.
Pour pouvoir appliquer la loi qu’il croyait juste, il dut parfois modifier l’ordre déterminé par la progression des masses atomiques et laisser certaines cases vides. Il prédit ainsi l’existence d’une série d’éléments, dont il précisa certaines propriétés et leur nom :
- L’élément placé en dessous de bore portant le nom de l’éka-bore, correspond au scandium (Sc), découvert en 1879.
- L’élément placé en dessous de l’aluminium portant le nom de l’éka- aluminium, correspond au gallium (Ga), découvert en 1875.
- L’élément placé en dessous du silicium portant le nom de l’éka- silicium, correspond au germanium (Ge), découvert en 1886.
En 1869, le chimiste allemand Julius Lothar Meyer avait préparé un tableau extensif et comparable à celui de son collègue russe, en
IV. Le numéro atomique avec Henry Moseley
En 1912, le physicien anglais Henry Moseley réussit, à la suite d’études faites au moyen des rayons X, à déterminer le nombre de protons de chacun des éléments. On en conclut que la structure atomique serait une base de classification plus appropriée que la masse atomique. Les éléments sont maintenant disposés en ordre croissant des numéros atomiques (nombre de protons) et on observe la même périodicité concernant les propriétés. C’était une évolution majeure, qui résolvait toutes les incohérences issues du classement en fonction de la masse atomique, lesquelles devenaient gênantes depuis les travaux de systématisation de Dimitri Mendeleïev.
L’argon (de masse atomique 18) était ainsi placé entre le chlore (de masse atomique 17) et le potassium (de masse atomique 19), et non plus entre le potassium et le calcium, tandis que le cobalt (de masse atomique 27) était clairement positionné avant le nickel (de masse atomique 28) bien qu’il soit un peu plus lourd. Il confirma que le tellure (de masse atomique 52) devait être placé avant l’iode (de masse atomique 53).
Le numéro atomique devient alors le critère de classement des éléments.
V. Le tableau périodique actuel des éléments
Les principales caractéristiques du tableau périodique actuel sont : 1. Les éléments sont disposés en ordre croissant des numéros atomiques
de gauche à droite.
2. Les rangées horizontales dans le tableau périodique forment les périodes. Il y a 7 périodes dans le tableau périodique standard.
3. Un groupe du tableau périodique est une colonne verticale du tableau. Il y a 18 colonnes possédant 8 groupes principales numérotés de IA à VIIIA et 8 groupes secondaires situés entre les groupes IIA et IIIA classés de IIB à VIIIB et IB, IIB. Tous les éléments du groupe secondaires sont appelés des éléments de transition.
Il est important de remarquer les deux lignes en bas du tableau qui semblent en être exclues ne sont déplacées que pour une raison pratique. En fait, la première ligne fait partie de la sixième période et la deuxième ligne fait partie de la septième période.
- On appelle les lanthanides, les éléments qui ont un numéro atomique entre 57 (Ce) et 71 (Lu), situés dans le groupe IIIB et période 6.
- On appelle les actinides, les éléments qui ont un numéro atomique entre 90 (Th) et 103 (Lr), situés dans le groupe IIIB et période 7.
Ces deux lignes sont appelées les métaux de transition interne.
Voici le nom des quatre groupes principaux :
- Les éléments du groupe IA (colonne 1) à l’exception de l’hydrogène constituent la famille des « métaux alcalins ».
- Les éléments du groupe IIA (colonne 2) constituent la famille des
« métaux alcalino-terreux ».
- Les éléments du groupe VIIA (colonne 17) constituent la famille des « halogènes ».
- Les éléments du groupe VIIIA (colonne 18) constituent la famille des « gaz rares ou gaz inertes ».
Le tableau périodique se divise en trois grandes régions : les métaux, les non-métaux et les métalloïdes. Les éléments d’une même région possèdent des propriétés communes.
- Les métaux sont les plus nombreux du tableau périodique. On retrouve ces éléments à gauche d’une ligne allant du bore (B) à l’astate (At) dans le tableau périodique. Tous les métaux, sauf le mercure (Hg), sont solides à la température de la pièce. Ils sont luisants, malléables, ductiles ; ils conduisent l’électricité et la chaleur.
- Les non-métaux se trouvent dans la partie droite du tableau de la classification périodique. Ils ont des aspects très variés et ils possèdent des propriétés fortes différentes de celles des métaux. Ils sont ternes, ne conduisent ni l’électricité ni la chaleur ; ils ne peuvent être laminés et ne sont pas ductiles.
-
Tableau périodique des éléments
VIIIA
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
2 He 4,0 3
Li
6,9 4 Be
9,0
5 B
10,8 6 C
12,0 7 N
14,0 8 O
16,0 9 F
19,0 10 Ne
20,2 11
Na
23,0 12 Mg
24,3 IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB
13 Aℓ
27,0 14 Si
28,1 15
P
31,0 16
S
32,1 17 Cℓ
35,5 18 Ar
39,9 17
K
39,1 20 Ca
40,1 21 Sc
45,0 22 Ti
47,9 23 V
50,9 24 Cr
52,0 25 Mn
54,9 26 Fe
55,8 27 Co
58,9 28 Ni
58,7 29 Cu
63,5 30 Zn
65,4 31 Ga
69,7 32 Ge
72,6 33 As
74,9 34 Se
79,0 35 Br
79,9 36 Kr
83,8 37
Rb
85,5 38 Sr
87,6 39 Y
88,9 40 Zr
91,2 41 Nb
92,9 42 Mo
95,9 43 Tc
98,9 44 Ru
101,1
45 Rh
102,9
46 Pd
106,4
47 Ag
107,9
48 Cd
112,4
49 In
114,8
50 Sn
118,7
51 Sb
121,8
52 Te
127,6 53
I
126,9 54 Xe
131,3 55
Cs
132,9 56 Ba
137,3 57 *
La
138,9 72 Hf
178,5
73 Ta
180,9
74 W
183,9
75 Re
186,2
76 Os
190,2
77 Ir
192,2
78 Pt
195,1
79 Au
197,0
80 Hg
200,6
81 Tℓ
204,4
82 Pb
207,2
83 Bi
209,0
84 Po
(209) 85 At
(210) 86 Rn
(222) 87
Fr
(223) 88 Ra
(226) 89 **
Ac
(227) 104 Unq
(261)
105 Unp
(262)
106 Unh
(263)
* 58 Ce
140,1
59 Pr
140,9
60 Nd
144,2
61 Pm
(145)
62 Sm
150,4
63 En
152,0
64 Gd
157,3
65 Tb
158,9
66 Dy
162,5
67 Ho
164,9
68 Er
167,3
69 Tm
168,9
70 Yb
173,0
71 Lu
175,0
** 90 Th
232,0
91 Pa
231,0
92 U
238,0
93 Np
237
94 Pu
(244)
95 Am
(243)
96 Cm
(247)
97 Bk
(247)
98 Cf
(251)
99 Es
(255)
100 Fm
(257)
101 Md
(258)
102 No
(255)
103 Lw
(256)
----
1 H 1,008
6 C 12,0
Numéro atomique
Symbole de l’élément
Masse atomique
Éléments de transition
Ligne zig zag
1. D’après le tableau donné :
B C N
Aℓ Si P
65,4 X Y 74,9
Zn As
En déduire :
a) la masse atomique de l’élément X.
b) les électrons périphériques de l’élément Y.
c) le groupe et la période de l’élément X
2. Pourquoi le tableau périodique possède-t-il de la ligne zigzag en forme d’escalier ?
3. Quel chimiste peut résoudre le problème de la classification périodique de Mendeleïev et à quel point ?
----
