Présentation

La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C’est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque.

Sa dernière révision date de 2016 par l’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l’évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.

L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science.
L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.

La toute première version du tableau périodique des éléments de Mendeleïev ressemblait plutôt à une liste qu’à un tableau. Il s’agissait d’un genre de QCM dans lequel Mendeleïev cochait des cases selon les propriétés des atomes et leurs appartenances à des groupes.

Quelques définitions concernant le tableau périodique des éléments

  • Numéro atomique : Le numéro atomique d’un atome représente le nombre de protons de ce dernier
  • Famille : L’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
  • Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
  • Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
  • Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
  • Dureté : La dureté d’un matériau représente la résistance qu’il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
  • Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique fond, passant ainsi de l’état solide à l’état liquide
  • Point d’ébullition : Le point d’ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique bout, passant ainsi de l’état liquide à l’état gazeux

Description du tableau

L’oganesson, connu auparavant sous le nom d’ununoctium dans le tableau périodique des éléments. Il se localise dans la 18ème colonne et à la 7ème ligne. L’ununoctium, étant un élément synthétisé par des scientifiques, n’est pas un élément qu’il est possible de retrouver dans la nature. Puisque l’ununoctium est un élément présent en de très faibles quantités, il est en effet synthétisé au besoin. Les usages de celui-ci restent localisés dans les laboratoires afin de poursuivre des recherches.

Le tableau périodique des éléments est constitué de 118 éléments chimiques dont 83 sont considérés comme primordiaux puisque ceux-ci possèdent au moins un isotope stable ou tout du moins suffisamment stable pour être plus ancien que la Terre. Parmi ces éléments considérés comme primordiaux, on en compte trois qui sont radioactif :

  • L’uranium 92U ;
  • Le thorium 90Th ;
  • Et le bismuth 83Bi dont la radioactivité est tellement faible qu’il faudra attendre 2003 avant qu’elle ne soit mise en évidence.

Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons

On trouve également 11 éléments présents naturellement sur Terre bien qu’ils soient beaucoup trop radioactif pour que leurs isotopes, présents lorsque le système solaire eut été formé, existent encore à l’heure actuelle. En effet, ils se forment de façon continue grâce au mécanisme de la désintégration radioactive d’autres éléments chimiques tel que l’uranium ou encore le thorium.

On peut notamment prendre l’exemple du technétium 43Tc, le plus léger d’entre eux, qui est produit grâce à la fission de l’uranium.

La fission spontanée est un phénomène de désintégration radioactive selon lequel un noyau lourd d’un atome se divise pour former au moins deux noyaux plus petits

On peut également discuter de l’exemple du plutonium 94Pu , cette fois-ci le plus lourd d’entre eux, qui est un radioisotope naturel que l’on peut trouver à l’état de traces dans de la pechblende qui est l’un des principaux minerai de l’uranium.

Les 24 derniers éléments du tableau périodique des éléments sont, quant à eux, considérés comme étant synthétiques. En effet, ils n’existent pas de façon naturelle dans l’environnement terrestre puisqu’ils sont produits de façon artificielle au sein de réacteurs nucléaires ou encore de façon expérimentale dans les laboratoires d’étude. Il reste cependant possible de trouver des traces de ces éléments synthétiques dans la naturel notamment à la suite d’essais nucléaires atmosphériques ou encore à cause d’accidents nucléaires. C’est donc pour cela que l’on peut trouver dans certaines zones contaminées de l’américium 95Am, du curium 96Cm, du berkélium 97BK et du californium 98Cf.

L’ununtrium, nihonium en anglais, est un élément chimique qui porte le numéro 113 dans la classification périodique des éléments. L’ununtrium est un élément chimique qui porte le numéro 113 dans la classification périodique des éléments. Bien que certains isotopes de l’ununtrium aient une durée de vie suffisante pour réaliser l’étude de certaines caractéristiques chimiques, aucune expérimentation poussée n’a encore eu lieu. Son étude théorique, ainsi que les simulations, laissent cependant penser que ses propriétés son proches de celles d’un métal de transition.

Bien qu’ils soient considérés comme étant synthétiques, il est possible de retrouver de façon naturelle certains de ces éléments atomiques mais ailleurs que sur Terre. En effet, certains éléments comme l’einsteinium 99Es peuvent être produit de façon naturel lors de l’explosion de supernovae.

Il est intéressant aussi de savoir que, parmi les 103 éléments dont l’état standard est connu dans des conditions normales de température et pression, c’est à dire 0°C et 1 atm, on trouve 90 éléments solides, 11 sous la forme gazeuse et seulement deux éléments liquides : le brome 95Br dont la température de fusion est de -7,2°C et le mercure 80°C fondant à -38,8°C. Malgré tout, parmi les éléments solides dans des conditions normales de pression et de température, beaucoup gardent un point de fusion proche de la température ambiante. C’est notamment de cas du :

  • Francium 87Fr dont la température de fusion est de 27°C ;
  • Césium 55Cs dont la température de fusion est de 28,5°C ;
  • Gallium 31Ga dont la température de fusion est de 29,8°C ;
  • Rubidium 37Rb dont la température de fusion est de 39,3°C ;
  • Et du phosphore blanc 15P dont la température de fusion est de 44,2°C.

La construction du tableau périodique des éléments

Le tableau périodique a été créé afin de regrouper les éléments entre eux selon certaines caractéristiques et propriétés. Cela permet aussi de définir les groupes d’atomes, sans oublier de les classer par leur nombre atomique.

Rappelons le, le tableau périodique des éléments est construit selon les propriétés physico-chimiques des éléments. Or, dans la mesure où ces propriétés reposent sur la configuration électronique de l’élément, la construction du tableau périodique dépend également de cette donnée.

En effet, chaque ligne du tableau, également appelée période, correspond à une couche électronique identifiée par ce qu’on appelle le nombre quantique principal noté n dans le tableau. Ainsi, puisqu’il existe à ce jour sept couches électroniques connues à l’état fondamentale, on trouve donc sept lignes dans le tableau périodique standard.

De plus, chaque période est divisée en plusieurs blocs, entre un et quatre selon les périodes, qui correspondent, quant à eux, aux sous-couches électroniques que l’on peut identifier grâce à leur nombre quantique secondaire qui est noté ℓ. Il existe quatre types de sous-couches électroniques connues à l’état fondamental que l’on note s, p, d et f qui ont pour origine les abréviations utilisées en spectroscopie. Chacune de ces sous-couches électronique contiennent respectivement 1, 3, 5 et 7 orbitales atomiques que l’on peut identifier grâce à leur nombre quantique magnétique que l’on note mℓ.

A cela, il faut ajouter le fait que chaque orbitale est occupée par, au plus, deux électrons qui sont chacun identifiés grâce à leur nombre quantique magnétique de spin noté ms.

De ce fait, chaque électron d’un atome est donc décrit par quatre nombres quantiques, qui vérifient les propriétés qui suivent :

  • Le nombre quantique principal n est un nombre entier naturel non nul : n ≥ 1 ;
  • Le nombre quantique azimutal ℓ est un nombre entier positif ou nul vérifiant 0 ≤ ℓ ≤ n – 1 ;
  • Le nombre quantique magnétique mℓ est un nombre entier vérifiant – ℓ ≤ mℓ ≤ ℓ ;
  • Le nombre quantique magnétique de spin ms vaut – 1/2 ou + 1/2, les électrons correspondants étant couramment représentés par les symboles ↓ et ↑.

Ainsi, en respectant le principe d’exclusion de Pauli, les sous-couches électroniques s, p, d et f ne peuvent donc contenir chacune, et de façon respective, au plus 2, 6, 10 et 14 électrons. On matérialise donc cela dans le tableau périodique des élément par le bloc s, le bloc p, le bloc d et le bloc f qui contiennent respectivement 2, 6, 10 et 14 éléments chacun.

Selon le principe d’exclusion de Pauli, deux fermions (dans le cas précédent on va parler deux électrons) d’un même système (ici, un même atome) ne peuvent partager le même état quantique.

De ce fait, si la construction du tableau par bloc en fonction des configurations électroniques est respectée, l’hélium devrait normalement se trouver au dessus du béryllium dans la deuxième colonne, c’est à dire la colonne où les atomes ont une sous-couche externe ns2 et non pas au dessus du néon dans la dix-huitième colonne, celle des gaz nobles dont il fait pourtant chimiquement partie.

Vous avez aimé l’article ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) (Aucune note pour le moment)
Loading...

Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

Vous avez aimé
cette ressource ?

Bravo !

Téléchargez-là au format pdf en ajoutant simplement votre e-mail !

{{ downloadEmailSaved }}

Votre email est invalide