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Chimie 1
ère
Partie : Atomistique
CHAPITRE IV
Tableau de classification périodique
Périodicité des propriétés physiques et chimiques
des éléments
- Tableau de classification périodique à 18 colonnes
Doc 1
Ce tableau contient 1 18 éléments. Les 92 premiers sont naturels de l’hydrogène à l’uranium.
Les autres sont artificiels. Ils sont appelés les transuraniens.
Deux lignes ont été isolées pour plus de clarté.
1.1 Principe de construction
appelées colonnes
1.1.1 Période
Le numéro de la période est déterminé à partir du nombre quantique n de la couche de
valence (dernière couche).
Exemple : Indiquer la période de chacun des éléments suivants : H, He, F, Ne, Na, Ar, Ca, Sc
H : 1 𝑠
1
donc n=1 première période
-. Les éléments d’une même période ont tous la même couche de valence -. Pour n≥ 2 , une période commence toujours par une structure en n𝑠
1
(les métaux alcalins)
et finit toujours par une structure en n𝑠
2
n𝑝
6
ou (n-1)𝑑
10
n𝑠
2
n𝑝
6
(les gaz nobles)
-. Tous les éléments d’une même période ont les mêmes électrons de cœur
1.1.3 Colonne
Tous les éléments d’une même colonne ont les mêmes électrons de valence
Ces électrons sont responsables de toutes les propriétés chimiques des atomes.
Pour trouver les numéros des colonnes, il faut distinguer les blocs.
Bloc s bloc p bloc d bloc f
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5s 5d 5f
6s 6s 6d 6f
7s 7p 7d
8s
Bloc s
Il regroupe, en dehors de l’hélium, les éléments dont la structure de valence est en n𝑠
1
ou n𝑠
2
Le numéro de la colonne correspond au nombre d’électrons de valence
Na (Z = 11 )→ ou
Mg (Z = 12 )→ 𝑜𝑢
Bloc p
Il regroupe les éléments dont la structure de valence est en 𝑛𝑠
2
𝑥
(𝑛 ≤ 3 ; 1 ≤ 𝑥 ≤ 6 ) ou
(n-1) 𝑑
10
2
𝑥
à partir de n = ….
Le numéro de la colonne est donné par 2 + 10 + x
La série (ou familles) Lanthanides ou Terres Rares, en 4f ;
Et la série (ou famille) des actinides, en 5f.
Exercice
- Un élément chimique X est de la 14
ème
colonne et est de la même période que le
lithium (Z = 3). Déterminer son numéro atomique et son symbole.
- Un élément chimique Y est de la même colonne que le sodium (Z = 11) et de la même
période que le fluor (Z=9). De quel élément s’agit-il?
2 Périodicité des propriétés physico-chimiques
2.1 Rayon atomique
- Sur une période, le rayon diminue de la gauche vers la droite. En d’autres termes, il
croit de la droite vers la gauche.
- Dans une colonne, le rayon croit du haut vers le bas.
Figure : évolution du rayon atomique dans le tableau périodique
Conclusion
Rayon croissant
En dehors des gaz nobles, le plus petit sera le Fluor.
Le plus gros élément est le …...
Remarque : on observe quelques discontinuités liées à l’effet d’écran :
1ere discontinuité : passage du dernier élément d’une période au premier élément de la
période suivante.
2 eme discontinuité : passage de la colonne 12 à la colonne 13
- 2 rayon ionique
1 - Donner la structure électronique de Ne, Na
, Mg
2+
,F
et O
2 -
. Conclure
2 - Comparer les rayons des cations à celui de Ne, puis celui des anions à celui de Ne. Donner
un classement définitif.
Réponse
Conclusion : ces ions ont la
même structure électronique que
celle du Néon qui est un gaz noble.
Ils sont donc Iso-électronique au
Néon
2/ -- Chez les cations, il y a plus de …………..…. que …..…………., donc l’attraction
……………………………… devient beaucoup plus forte chez les cations que chez le néon, lorsque la
charge positive augmente. En conséquence, le rayon du cation……………….
Chez les anions, il y a……………………………que……………., donc l’attraction ………………………………
devient ……………..…………... chez les cations que chez le néon, lorsque la charge négative
augmente. En conséquence, le rayon de l’anion……………….
Rayon ionique croissant
Conclusion : Pour une même série iso électronique :
**- le cation est toujours plus …………..que …………….
- L’anion est toujours plus……………. que …………………..
- Pour les cations, le plus gros est celui qui a la charge la plus faible.
- Pour les anions, le plus gros est celui qui a la charge la plus grande en valeur absolue.**
𝑀
𝑔
2 +
𝑁
𝑎
𝑁𝑒 𝐹
−
0
2 −
a- Expliquer les discontinuités observées :
- Lors du passage du dernier élément d’une période au premier élément de la période
qui suit : diminution brusque de l’énergie d’ionisation car le rayon augmente
brutalement
- Lors du passage de Be à B, on constate une diminution de Ei. Ce qui est normal car B
devient stable en perdant un électron. Il est donc plus facilement ionisable
- Lors du passage de N à O, on constate une diminution de Ei. Ce qui est normal car O
devient stable en perdant un électron. Il est donc plus facilement ionisable
b- Quelle famille de composés à l’énergie d’ionisation la plus grande? (Famille des gaz
nobles)
La plus faible? (Famille des métaux alcalins) car………………………………..
c- Qu’est-ce qu’un réducteur? (Un corps qui perd un ou plusieurs électrons)
Comment évolue le pouvoir réducteur sur une période? (Croit de la droite vers la gauche
car les éléments les plus gros se trouvent à gauche)
Dans une colonne? (Croit du haut vers le bas car les éléments les plus gros se trouvent
vers le bas)
2.6 Energie d’attachement électronique, énergie d’affinité électronique et
pouvoir oxydant
- L’énergie d’attachement électronique est l’énergie mise en jeu pour fixer un électron a un
atome a son état gazeux et fondamental
Figure : Evolution de l’énergie de premier attachement dans le tableau
périodique
En général, A1 est négatif ; mais le signe de A1 dépendra de la stabilité initiale de l’atome
comme le montre le document 4.
Les halogènes auront une énergie d’attachement plus faible car en captant un électron, ils
acquièrent la structure du gaz noble qui suit
Viennent ensuite, les chalcogènes
Les éléments de ces 2 familles ont un caractère oxydant car ils captent facilement des
électrons.
Les métaux sont des réducteurs car ils perdent des électrons pour avoir la structure du gaz
noble qui suit
Pour mieux comprendre l’énergie d’attachement électronique et l’affinité électronique, il faut
étudier l’électronégativité.
2.7 Electronégativité
L’électronégativité χ est une grandeur relative qui traduit l’aptitude d’un atome B à attirer à
lui le doublet d’électrons qui l’associe à un autre atome A dans une liaison covalente
A
B 𝑥A = 𝑥B
A
B 𝑥A < 𝑥B
La valeur de χ dépend de l’échelle de travail : échelle de Mulliken, échelle de Allred et Rochow
et l’échelle de Pauling (la plus utilisée) :
L’on a fixé une valeur de référence à partir de l’élément le plus électronégatif (le fluor) : χ
P
F
dans l’échelle de Pauling.
- L’évolution de l’électronégativité est opposée à celui du rayon
Sur une période l’électronégativité croit de la gauche vers la droite en dehors des gaz nobles
Dans une colonne l’électronégativité croit du bas vers le haut
Les éléments les plus électronégatifs se trouvent à droite et gauche
Les éléments les moins électronégatifs se trouvent à gauche et vers le bas
Figure : Evolution de l’électronégativité (échelle de Pauling) dans le tableau périodique
- Les éléments situés en haut et à droite sont des non-métaux. Ils sont des isolants
électriques et aussi isolants thermiques. Le carbone bien qu’étant un non-métal,
possède une variété appelée graphite, qui conduit très bien le courant électrique
- Les métalloïdes constituent la frontière entre les métaux et les non-métaux : ils
conduisent le courant électrique, mais moins bien que les métaux. Ce sont des semi-
conducteurs. Exemple : le bore B, le Silicium Si, et le Germanium Ge.
Etats physiques : La majorité des corps simples sont dans l’état solide
- Cas des éléments de transition
Les électrons (n-1)d
x
et (n- 2 )f
y
modifient peu les propriétés liées à la couche externe. Les
éléments appartenant à une même série de transition auront des propriétés voisines.
