CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS

NOTION D’ELEMENT CHIMIQUE

Tous les corps sont constitués d’éléments chimiques. Il existe 118 éléments chimiques connus dont 3 sont en attente de confirmation, 25 artificiels et 93 naturels, à partir desquels sont constitués tous les corps existants. La combinaison des éléments chimiques peut donner une infinité de corps différents.

Elément chimique

L’élément chimique est un corps commun à plusieurs autres corps.

Exemple :

· Le carbone est commun au pétrole, butane, alcool, bougie,

· Le cuivre est commun au métal cuivre, à l’oxyde de cuivre II et à l’ion cuivre.

Symboles des éléments chimiques

Les éléments sont représentés par des symboles. Le symbole d’un élément est toujours une lettre majuscule, la première du nom français ou étranger, suivie quelquefois d’une seconde lettre minuscule pour différenciation.

Exemples :

Nom de l’élément

Symbole de l’élément

Carbone

Hydrogène

Fer

Cuivre

Azote

Chlore

Soufre

CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS

Tous les éléments sont groupés dans un tableau qui est le tableau de classification périodique des éléments.

L’élément est représenté :
A : nombre de masse, il désigne le nombre de proton plus le n0mbre de neutrons.
Z : numéro atomique ou nombre de charge, désigne le nombre de proton.
N : nombre de neutron.
Donc, pour un élément de numéro atomique Z et de nombre de masse A, nous aurons :

Remarque :

· Dans un atome, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons Z.

· Si l’élément est ionisé (chargé), le nombre d’électron est différent du nombre de protons.

Exemple ; l’atome de sodium Na possède 11 protons et 11 électrons

L’ion sodium Na⁺ possède 11 protons et 10 électrons

Principe de classification :

Les éléments, représentés par leurs symboles, sont classés par ordre de numéro atomique croissant dans un tableau à 18 colonnes ou groupes et 7 lignes ou périodes. Chaque élément occupe une case du tableau. Son numéro atomique est situé en haut et à gauche de la case.

Chaque période correspond au remplissage d’une couche électronique. Ainsi, la première période correspond au remplissage de la couche K, la seconde celle de la couche L…Lorsqu’une couche est remplie, on passe à la période suivante, de sorte que tous les éléments d’une même colonne possèdent le même nombre d’électrons périphériques.

Exemples :

-Le groupe de la colonne I est le groupe des alcalins : les atomes de ces éléments possèdent un électron périphérique. A l’exception de l’hydrogène, ce sont les alcalins (lithium, sodium, potassium…)

-Le groupe de la colonne 17est le groupe des allogènes : les atomes de ces éléments ont 7 électrons périphériques (fluor, chlore, brome, iode…)

-Le groupe de la colonne 18 est le groupe des gaz rares : les gaz rares ou gaz nobles n’interviennent pas dans les réactions chimiques car leur couche externe est saturée mis à part l’hélium. On dit qu’ils possèdent une grande inertie chimique (hélium, néon, argon, krypton).

Différentes familles d’éléments.
a. Les alcalins.
. Première colonne de la classification, ils possèdent tous un seul électron sur la couche externe.
Ils ont tendance à facilement perdre cet électron (en vertu de la règle de l’octet) et devenir des cations avec une charge positive.
A l’exception de l’hydrogène, les éléments de la première colonne appartiennent à la famille des alcalins. Dans la nature on les rencontre sous forme d’ions Li⁺ (ion lithium), Na⁺ (ion sodium) ou K⁺ (ion potassium), comme dans l’eau ou les eaux minérales. Ils sont responsables du goût salé. A l’état de corps purs simples ce sont des métaux mous qui réagissent spontanément avec le dioxygène de l’air ou l’eau.

b. Les alcalino-terreux.
. Deuxième colonne de la classification, ils possèdent deux électrons sur la couche externe, électrons qu’ils ont facilement tendance à perdre pour donner des cations avec deux charges positives.

c. Les halogènes.
. Dans la 17ème colonne, ils possèdent sept électrons sur la dernière couche. Ils ont tendance à gagner un électron pour donner un anion avec une charge négative.
Les éléments de la 17ème colonne (7ème colonne de la classification simplifiée) appartiennent à la famille des halogènes.
Dans la nature, on les rencontre sous forme d’ions monoatomiques : F^- (ion fluorure) ; Cl^- (ion chlorure) ; Br^- (ion bromure). Ils peuvent également exister sous forme de molécules diatomiques : F₂ , Cl₂, Br2 .
Ces espèces chimiques sont fortement colorées et très nocives.

d. Les gaz nobles.
Appartenant à la dernière colonne, ils possèdent déjà huit électrons sur la couche externe : ils sont donc naturellement stables.
Les gaz rares sont peu présents dans l’atmosphère terrestre. Ce sont les éléments chimiques les plus stables. Ils sont inertes chimiquement c’est-à-dire qu’ils ne participent à aucune réaction chimique. Ils ne forment pas d’ions ni de molécules.
L’hélium est l’élément le plus abondant dans l’Univers après l’hydrogène.

Intérêt de la classification périodique des éléments Intérêt de de la classification

· Elle fournit des renseignements importants sur chaque élément chimique :

-son symbole X

-son numéro atomique Z

-sa masse atomique.

· Les atomes des éléments d’une même colonne ont, le même nombre d’électrons périphériques. Ils ont les propriétés chimiques semblables. et forment un groupe ou famille.

Numéro atomique Z =8

Masse atomique=16

EXERCICES

EXERCICE I :
En vue d’identifier les éléments chimiques contenus dans le saccharose (sucre), on fait chauffer du sucre en vase clos.
À l’issu du chauffage, il se forme du « charbon de sucre » et de la vapeur d’eau.
On demande d’interpréter ces résultats.
1) Définis l’élément chimique.
2) Nomme les éléments chimiques contenus dans le charbon et dans la vapeur d’eau.
3) Déduis des produits de la réaction chimique, les éléments chimiques contenus dans le saccharose.

EXERCICE II: Complète le tableau suivant à l’aide des renseignements que tu retrouveras dans la case occupée par chacun des éléments :

Nom de l’élément		Carbone	Azote	Chlore		Calcium
Symbole		C		Cl		Ca
Numéro atomique (Z)	2				13
Masse molaire atomique (g.mol^-1)			14.0

EXERCICE III : L’élément sodium a pour numéro atomique Z=11

A partir du tableau de classification périodique des éléments, réponds aux questions suivantes :

1. Quel est son symbole ?

2. Situe-le dans le tableau de classification simplifié.

3. Quels sont le numéro atomique, le nom, le symbole et la situation dans le tableau simplifié de :

a) L’élément situé directement au-dessus de sa case ?

b) L’élément situé directement en-dessous de sa case ?

c) L’élément situé à deux cases avant la sienne?

d) L’élément qui le suit dans le tableau ?

4. Quelle est la masse molaire atomique de l’élément sodium.

EXERCICE IV:

Soient les atomes suivants : C(Z=6), P(Z=15), O(Z=16),Cl(Z=17), F(Z=9).
Donner la localisation de ces éléments dans le tableau périodique (indiquer le groupe et la période), précisez les électrons de valence, ainsi que le nombre d’électrons célibataires.

EXERCICE V:
1. Un atome a pour configuration électronique K²L⁸M⁷ .Combien d’électrons a-t-il sur sa couche externe ?
2. L’atome de Bore appartient à la 13ème colonne de la 2ème période. Combien d’électrons a-t-il sur sa couche externe ?
3. Un atome a pour configuration électronique : K²L⁸M² Quelle est sa position dans le tableau périodique ?
4. L’atome de phosphore appartient au groupe de l’azote qui a pour configuration électronique : K²L⁵. Il est situé dans la période suivante. Quelle est sa configuration électronique ?

EXERCICE VI:

1. Choisir parmi les représentations suivantes le schéma de Lewis de l’atome de soufre (Z=16)

2. On considère les éléments suivants appartenant à a la 17^ème colonne du tableau périodique : F ; Cl ; et Br.

Construire le schéma de Lewis des molécules que chacun de ces atomes peut former avec un atome d’hydrogène H.

CORRIGES :

EXERCICE I :
1) L’élément chimique est ce qui est commun à un corps simple et à tous ses composés.
2) Éléments chimiques :
- Dans le charbon : élément carbone
- Dans la vapeur d’eau : élément hydrogène et élément oxygène.
3) Éléments chimiques dans le saccharose
Élément carbone, élément hydrogène et élément oxygène

EXERCICE II : Complète le tableau suivant à l’aide des renseignements que tu retrouveras dans la case occupée par chacun des éléments :

Nom de l’élément	Hélium	Carbone	Azote	Chlore	Aluminium	Calcium
Symbole	He	C	N	Cl	Al	Ca
Numéro atomique (Z)	2	6	7	17	13	20
Masse molaire atomique (g.mol^-1)	4.0	12.0	14.0	35,5	27	40,1

EXERCICE III : L’élément sodium a pour numéro atomique Z=11

1. Na

2. 1^ère colonne,3^ème ligne.

a) L’élément situé directement au-dessus de sa case ?

Numéro atomique :3

Nom: Lithium

Symbole :Li

Situation :1^ère colnne,2^ème ligne.

b) L’élément situé directement en-dessous de sa case ?

Numéro atomique :19

Nom:Potassium

Symbole :K

Situation :1^ère colonne ,4^ème ligne .

c) L’élément situé à deux cases avant la sienne?

Numéro atomique :9

Nom:Fluor

Symbole :F

Situation :17^ème colonne ,2^ème ligne.

d) L’élément qui le suit dans le tableau ?

Numéro atomique :12

Nom:Magnésium

Symbole :Mg

Situation :2^ème colonne,3^ème ligne.

4. masse molaire atomique de l’élément sodium : 23.0

EXERCICE IV:

Atomes	Groupe	Période	Nombre électrons de valence (périphériques)	Nombre électrons célibataires
C (Z=6),	14	2	4	4
P(Z=15),	15	3	5	3
O(Z=8)	16	3	6	2
Cl(Z=17),	17	3	7	1

EXERCICE V :

1. 7 électrons
2. 3 électrons
3.

Groupe 2 et Période 3
4.K²L⁸M⁵

EXERCICE IV: