Fiche de physique - chimie
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La classification périodique des éléments

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Cours seconde Physique Chimie
La classification périodique des éléments
Prérequis
Dans ce chapitre nous ferons appel essentiellement à tes connaissances sur les atomes, Z et A

Enjeu
Il faut être capable à l'issu de ce chapitre de comprendre la formule électronique d'un atome et d'un ion

I. La classification périodique des éléments

1. Niveau d'énergie des électrons

Les électrons qui gravitent autour du noyau d'un atome sont plus ou moins liés à celui-ci. Ils ont donc des niveaux d'énergie différents.

Les électrons d'un atome se répartissent suivant des niveaux d'énergie appelées couches électroniques. Ces couches ont pour symbole K, L, M?

Règles
1. K est la couche la plus près du noyau.
2. Chaque couche électronique ne peut contenir qu'un nombre limité d'électrons et ceux-ci se répartissent en commençant par remplir les couches les plus proches du noyau.

Remarque : La couche la plus éloignée du noyau est appelée la couche externe

Cette année, nous étudierons que les éléments dont le numéro atomique Z<18 (car les règles ci-dessus ne sont plus valables à partir de Z=18).

Chaque couche peut être symbolisée par des cases :
La classification périodique des éléments - Cours physique chimie 2onde : image 1


Dans chaque case, on place un électron. Pour la couche L et M, on complète ligne par ligne.

On peut ensuite représenter la structure électronique d'un atome par sa formule électronique :

Règles :
1. Chaque couche est indiquée par sa lettre mise entre parenthèse
2. Le nombre d'électrons correspondant à la couche est mis en exposant

Exemple :
Formule électronique de l'atome d'oxygène Z=18
(K)2(L)6

2. Les différents modèles


a. Modèle de Bohr

Méthode :
On représente le noyau par un . (point)
Comme les électrons gravitent autour du noyau, on représente chaque niveau d'énergie par un cercle et chaque électron par un point (plus petit que le noyau)
Quand on a au moins 5 électrons sur un cercle sur la couche L et M, on les regroupe par paire

Exemple :
Le carbone Z=6
Formule électronique : (K)2(L)4
Modèle de Bohr :
La classification périodique des éléments - Cours physique chimie 2onde : image 2


b. Modèle de Lewis
Méthode :
On représente un électron par un point
Seuls les électrons de la couche externe sont représentés autour du symbole de l'élément
A partir de 5 électrons on les regroupe par paire

Exemple :
L'azote N Z=7
Formule électronique : (K)²(L)5

Modèle de Lewis :
La classification périodique des éléments - Cours physique chimie 2onde : image 4


II. La classification périodique de Mendeleïev

Dimitri Mendeleïev (1834-1907) classa les éléments dans une table périodique fondée sur les similitudes de leurs propriétés chimiques.

Les lignes horizontales du tableau sont appelées périodes.

Le numéro de la période correspondant au nombre de couches électroniques autour du noyau décrit selon le modèle de Bohr.

Les colonnes verticales sont appelées groupes ou familles. Tous les éléments d'un même groupe ont des propriétés chimiques très voisines.

Les colonnes IA et IIA constituent les métaux alcalins et alcalino-terreux très réactifs.
Exemple : réaction du sodium

Les colonnes IB à VIIB et VIII constituent les éléments de transition.
La dernière colonne constitue une famille, la famille des gaz nobles ou rares.

L'avant dernière colonne de la classification constitue la famille des halogènes. Le chlore (un constituant de l'eau de Javel), l'iode (un désinfectant), le fluor (un constituant des CFC qui attaquent la couche d'ozone) sont tous des corps corrosifs.

En faisant les expériences, on remarque :
sur une même colonne, les éléments ont les mêmes propriétés chimiques : nous admettrons que les propriétés chimiques sont déterminées par la couche externe des atomes
sur une même ligne, le numéro atomique est croissant.

Règle de lu duet et de l'octet :
Règle du duet : Un atome ou un ion est stable si la couche K correspond à la couche externe et comporte deux électrons.
Règle de l'octet : Un atome ou un ion est stable si la couche L ou la couche M correspond à la couche externe et comporte huit électrons.
Remarque : on dit qu'un ion ou un atome est stable s'il est peu ou pas réactif c'est à dire qu'il ne prend pas part aux transformations chimiques.
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