Tableau périodique des éléments
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Le tableau périodique des éléments regroupe tous les éléments qui constituent l'univers : les atomes. Il en manque peut-être dans l'état actuel des connaissances. Ils sont classés en colonnes et en lignes. Dans une même colonne, se trouvent des atomes qui ont des propriétés similaires. La classification des atomes, selon leur masse et leur propriété, a pour la première fois été imaginée par un chimiste russe : Dimitri Mendeleïev. On donne parfois à ce tableau le nom de ce chimiste, le tableau de Mendeleïev. Il est l'une des plus remarquables avancées de la science moderne.
Sommaire |
[modifier] Construction du tableau
De quoi est constitué un atome ? Il est composé d'un noyau et d'électrons tournant autour de ce noyau. Dans le noyau, se trouvent des protons, qui ont chacun une charge (+) et des neutrons, qui n'ont pas de charge. Chaque électron possède une charge (-). Le nombre d'électrons tournant autour du noyau est égal au nombre de protons. Il y a donc, dans un atome, autant de charges (+) que de charges (-) : l'atome est neutre, car chaque charge positive est neutralisée par une charge négative.
Il faut maintenant savoir que la chimie s'occupe uniquement des échanges d'électrons entres atomes, ou molécules, et que le noyau reste inchangé au cours d'une réaction chimique. Pour changer la composition du noyau, il faut avoir recours à des réactions nucléaires ou atomiques (nucléaire signifie qui se rapporte au noyau).
Donc la chimie s'intéresse au nombre d'électrons autour d'un atome. Les chimistes ont remarqué que les atomes veulent avoir autour d'eux le même nombre d'électrons que les gaz nobles, aussi appelés gaz rares, de la huitième colonne (hélium, néon, argon, krypton, argon, radon).
[modifier] La huitième colonne
La huitième colonne est celle des gaz rares. Les chimistes ont observé depuis longtemps que les atomes d'hélium, de néon, d'argon, de krypton et de xénon ne réagissaient chimiquement avec aucun autre composé. Ils sont inertes. Mendeleïev les place donc tous dans sa huitième colonne. En observant la composition électronique de ces atomes, on s'aperçoit qu'ils possèdent tous 8 électrons dans leur périphérie. D'où la règle de l'octet : les atomes ayant 8 électrons en périphérie sont stables. On verra que les autres atomes veulent avoir dans leur couche périphérique 8 électrons pour devenir stable. Ils pourront :
- soit perdre un ou plusieurs électrons, c'est le cas des trois premières colonnes ;
- soit en gagner un ou plusieurs, c'est le cas des colonnes 6 et 7 (des deux premières lignes).
[modifier] La première et la septième colonnes
- La première colonne est celle des métaux alcalins (lithium, sodium, potassium, rubidium, césium). Ils possèdent tous un électron en périphérie. Pour ressembler à un gaz rare et avoir 8 électrons en périphérie, ils doivent simplement perdre un électron. Avant de perdre cette charge -, ils avaient autant de charges + que de charges -. Maintenant, ils sont une charge + en trop. Les métaux de cette colonne vont donc donner des ions avec une charge +. Les métaux de cette colonne donnent des ions qui sont appelés cations.
- La septième colonne est la colonne des halogènes (fluor, chlore, brome, iode). Ils possèdent à leur périphérie 7 électrons. Pour ressembler au gaz rare qui les suit et avoir 8 électrons, ils doivent capter un électron. Ils auront alors un électron de plus que de protons. Ils auront donc une charge -. Les halogènes donnent des ions qui sont appelé anions.
Comme les électrons libres n'existent pas, un donneur d'électron doit rencontrer un accepteur d'électrons. Les éléments de la première colonne peuvent donc rencontrer un élément de la septième. Un donneur et un accepteur pour un électron échangé. Un halogène et un métal alcalin se lient pour donner un sel. Par exemple, le sodium et le chlore s'assemblent selon cette règle pour donner le chlorure de sodium ou sel de cuisine. Il existe toutes les combinaisons possibles : chlorure de lithium, chlorure de potassium, chlorure de césium, fluorure de lithium, fluorure de potassium, bromure de sodium, bromure de potassium, etc.
| Colonne → | 1 I A | 2 II A | 3 III B | 4 IV B | 5 V B | 6 VI B | 7 VII B | 8 VIII B | 9 VIII B | 10 VIII B | 11 I B | 12 II B | 13 III A | 14 IV A | 15 V A | 16 VI A | 17 VII A | 18 VIII A | |
| ↓ Période | |||||||||||||||||||
| 1 | 1 H | 2 He | |||||||||||||||||
| 2 | 3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne | |||||||||||
| 3 | 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | |||||||||||
| 4 | 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr | |
| 5 | 37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe | |
| 6 | 55 Cs | 56 Ba | * | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt | 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn | |
| 7 | 87 Fr | 88 Ra | ** | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | 111 Rg | 112 Uub | 113 Uut | 114 Uuq | 115 Uup | 116 Uuh | 117 Uus | 118 Uuo | |
| * Lanthanides | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy | 67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | 71 Lu | ||||
| ** Actinides | 89 Ac | 90 Th | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 Am | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf | 99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | 103 Lr | ||||
| Métaux alcalins | Métaux alcalino-terreux | Lanthanides | Actinides | Métaux de transition |
| Métaux pauvres | Métalloïdes | Non-métaux | Halogènes | Gaz rares |
Dans des conditions normales de pression et de température :
- Les éléments dont le numéro atomique est rouge sont gazeux ;
- Les éléments dont le numéro atomique est bleu sont liquides ;
- Les éléments dont le numéro atomique est noir sont solides.
Dans la nature :
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