Fiche Explicative De La Leçon : Le Tableau Périodique | Nagwa

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à définir les groupes, les périodes et les blocs, et à lier les propriétés des éléments à leurs positions dans le tableau périodique.

Toute la matière est composée de substances chimiques. Il y a des millions de produits chimiques connus et ils sont tous fabriqués à partir de différentes combinaisons d’environ 118 éléments, dont seulement la moitié compose la plupart des choses que nous voyons autour de nous.

Les éléments font l’objet de recherches depuis plusieurs siècles, et les scientifiques les ont classés sous la forme de classification périodique des éléments, qu’on appelle aussi « tableau périodique ».

Le tableau périodique est très utile aux chimistes. Les éléments y sont listés dans un ordre très spécifique, en lignes et colonnes. La position de chaque élément sur le tableau périodique nous donne beaucoup d’informations sur cet élément particulier.

Il y a 18 colonnes verticales appelées groupes ; vous pouvez voir les groupes 1 et 2 ainsi que les groupes de 13 à 18 en chiffres romains dans certaines versions du tableau périodique. Les 7 lignes horizontales sont appelées les périodes. Les deux lignes inférieures, en vert et violet, s’insèrent dans les espaces verts et violets des périodes 6 et 7 du tableau principal.

Définition : Groupes

Les groupes sont les colonnes, verticales, du tableau périodique.

Définition : Périodes

Les périodes sont les lignes, horizontales, du tableau périodique.

À température ambiante, tous les éléments se trouvent sous forme solide, à l’exception des éléments indiqués en orange et en bleu. Les éléments en orange sont des liquides à température ambiante (298 K ou 25∘C). Ce sont les éléments suivants : 

• (Br)(brome),
• (Hg)(mercure).

Les éléments en bleu sont des gaz à température ambiante. Ce sont les éléments suivants : 

• (H)(hydrogène),
• (N)(azote),
• (O)(oxygène),
• (F)(fluor),
• (Cl)(chlore),
• tous les éléments du groupe 18.

Les éléments encadrés en rouge sont synthétisés artificiellement en laboratoire, par exemple Tc (technétium) dans le groupe 7. Tous les autres éléments sont naturels, bien que certains ne se trouvent que dans de très petites quantités dans la nature.

Le tableau périodique peut être divisé en blocs.

Les blocs sont les blocs s, d, p et f. Le bloc dans lequel se trouve un élément est lié à la disposition des électrons les plus externes de ses atomes.

La plupart des éléments du bloc d sont également appelés « éléments de transition », à l’exception de la dernière colonne du bloc d qui contient les éléments zinc (Zn), cadmium (Cd), mercure (Hg) et copernicium (Cn).

Les éléments du bloc f sont aussi appelés « éléments de transition internes ».

La majorité des éléments sont des métaux, certains sont des non-métaux, et quelques-uns sont ce qu’on appelle les métalloïdes. Le tableau ci-dessous rappelle certaines des propriétés générales des métaux et des non-métaux et donne les propriétés des métalloïdes. Les métalloïdes sont des éléments qui manifestent à la fois des propriétés de métaux et de non-métaux. Cependant, nous devons nous rappeler que ce sont des propriétés générales et qu’il y a quelques exceptions ; par exemple, le graphite est un non-métal mais c’est un excellent conducteur électrique.

Dans la version suivante du tableau périodique, nous pouvons voir à quelle catégorie appartient chaque élément, d’après les propriétés physiques de celui-ci.

Les métalloïdes sont représentés en bleu et forment des « marches » distinctes qui commencent en haut du groupe 13 et descendent en diagonale vers la droite.

Les métalloïdes sont les éléments suivants : 

• bore (B),
• silicium (Si),
• germanium (Ge),
• arsenic (As),
• antimoine (Sb),
• tellure (Te).

On sait peu de choses sur les éléments entourés en rouge, car ils ont été fabriqués artificiellement en très petites quantités. Nous pourrions prédire qu’ils se comportent soit comme des métaux, soit comme des non-métaux, comme indiqué par les couleurs, mais les scientifiques ne font pas l’unanimité quant aux propriétés de ces éléments. Nous devons également être conscients que certains tableaux périodiques ont des différences mineures en ce qui concerne les éléments considérés comme des métalloïdes.

Certains groupes et périodes ont des noms spéciaux. Ces noms sont indiqués sur le schéma suivant.

Ces noms sont donnés en raison de la manière dont un ensemble d’éléments réagit. Par exemple, les métaux du groupe 1 réagissent tous de la même manière avec l’eau : ils produisent des solutions alcalines d’hydroxydes. C’est pourquoi on les appelle les métaux alcalins. Les métaux du groupe 2 sont appelés les métaux alcalino-terreux. Au milieu du tableau périodique se trouvent huit éléments, représentés en rouge, appelés les métaux nobles. Un autre exemple est celui des éléments du groupe 18 qui se trouvent tous sous forme d’atomes individuels, non liés à d’autres atomes, et sont généralement stables et non réactifs. Ils sont appelés les gaz nobles, ou gaz rares. Tous les éléments encadrés en rose sont les métaux de transition. Les métaux de transition comprennent les deux lignes du bas, en vert et violet, qui sont respectivement connues sous les noms de lanthanides et d’actinides.

Exemple 1: Identifier les métaux alcalino-terreux

Lequel des éléments suivants est un métal alcalino-terreux ? 

1. Lithium
2. Rubidium
3. Strontium
4. Yttrium
5. Scandium

Réponse

Les métaux du groupe 2 du tableau périodique sont appelés les « métaux alcalino-terreux ». Les éléments du groupe 2 sont le béryllium (Be), magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr), le baryum (Ba) et le radium (Ra). Le seul élément de cette liste qui correspond à une des réponses possibles est le strontium. Ainsi, la réponse correcte est l’option C, strontium.

Le lithium (Li) se trouve dans le groupe 1, celui des métaux alcalins. Le rubidium (Rb) est également un métal alcalin. L’yttrium (Y) et le scandium (Sc) appartiennent au groupe 3.

Le schéma ci-dessous est une version plus détaillée du tableau périodique contenant des informations spécifiques sur les atomes de chaque élément. C’est cette version du tableau périodique qu’on trouve le plus souvent dans les livres ou Internet.

Un atome est la plus petite particule d’un élément. Un atome contient habituellement un ou plusieurs protons de charge positive et des neutrons neutres, dans le noyau, et un ou plusieurs électrons de charge négative, qui se trouvent dans les orbitales à l’extérieur du noyau central.

Définition : Atome

Un atome est la plus petite particule d’un élément, contenant des protons de charge positive et des neutrons neutres dans le noyau, et des électrons de charge négative.

Les atomes sont des particules électriquement neutres, avec le même nombre de protons de charge positive et d’électrons de charge négative.

Regardons de plus près l’élément lithium, par exemple, pour comprendre les informations données par le tableau périodique.

Le symbole chimique de l’élément lithium est grand L et petit i. Chaque élément a un symbole chimique différent.

Les éléments sont listés dans le tableau périodique, de gauche à droite, dans l’ordre de leur numéro atomique. Le numéro atomique correspond au nombre de protons dans le noyau (le centre) d’un atome. Le numéro atomique du lithium est 3 car il y a 3 protons dans le noyau.

Définition : Numéro atomique

Le numéro atomique est le nombre de protons dans le noyau d’un atome.

Exemple 2: Rappeler le principe d’organisation du tableau périodique

Selon quelle propriété les éléments du tableau périodique moderne sont-ils organisés de gauche à droite ? 

Réponse

Dans le tableau périodique, les éléments sont organisés de gauche à droite par ordre croissant de leur numéro atomique. Le numéro atomique est le nombre de protons dans le noyau d’un atome d’un élément.

Le nombre de protons dans le noyau d’un atome est unique à chaque élément. Peu importe qu’on parle d’un atome de sodium ou d’un ion de sodium ; il y aura toujours 11 protons dans le noyau. Seul l’élément sodium a des atomes ayant 11 protons dans leur noyau. S’il y avait 10 protons, ce ne serait pas un atome de sodium ; ce serait un atome de néon. Et s’il y avait 12 protons, ce ne serait pas un atome de sodium ; ce serait un atome de magnésium.

Lorsqu’un atome d’un élément réagit avec un atome d’un autre élément, soit il perd un ou plusieurs électrons, soit il gagne un ou plusieurs électrons, soit il partage des électrons avec l’autre atome. On peut utiliser le tableau périodique pour obtenir des informations sur le nombre d’électrons perdus ou gagnés.

Le groupe dans lequel se trouve un élément indique le nombre d’électrons qu’un atome de cet élément gagnera ou perdra lorsqu’il réagira avec un autre atome.

En général, ce qui suit est vrai.

• Les métaux, quand ils réagissent, ont tendance à perdre des électrons ; ils ont alors plus de protons que d’électrons et forment donc des ions de charge positive : ionmétallique:nombredeprotonsnombred’électrons>.
• Les non-métaux, quand ils réagissent, ont tendance à gagner des électrons ; ils ont alors plus d’électrons que de protons et forment donc des ions de charge négative : ionnon-métallique:nombredeprotonsnombred’électrons