Le tableau périodique : groupes et périodes
1.5 · Le tableau périodique On en est là
Le tableau périodique : groupes et périodes
À la fin de cette section :
- Je peux expliquer comment le tableau périodique organise les éléments selon leur structure atomique, et m’en servir pour prévoir leurs propriétés physiques et chimiques
- Je peux dire ce que signifient « groupe » et « période », et expliquer que les éléments d’un même groupe ont des propriétés semblables
- Je peux proposer les principales propriétés physiques et chimiques d’un élément à partir de sa position dans le tableau périodique
- Je peux décrire les principales différences entre les métaux et les non-métaux, et dire que les métaux se trouvent vers la gauche du tableau périodique et les non-métaux vers la droite
- Je peux expliquer que les gaz nobles (groupe 18, appelé groupe 8 ou groupe 0 dans certains livres) ne réagissent pas parce que leur couche externe est pleine
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Les notes, l’idée clé et les mots à connaîtreLe tableau périodique classe tous les éléments par ordre de numéro atomique (nombre de protons). Cet ordre n’est pas seulement pratique : il range les éléments de façon que ceux qui ont des propriétés semblables se retrouvent alignés.
- Les groupes sont les colonnes verticales (1–18). Les éléments d’un même groupe ont le même nombre d’électrons de valence, donc des propriétés chimiques semblables.
- Les périodes sont les lignes horizontales (1–7). Le long d’une période, le numéro atomique augmente de un à chaque pas, et une nouvelle couche externe commence à chaque nouvelle période.
Les métaux sont à gauche et au centre ; les non-métaux à droite. Les gaz nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) occupent le groupe 18 : ils ont une couche externe pleine, donc ils réagissent à peine. (Certains livres appellent ce groupe le groupe 8 ou le groupe 0.)
Chaque cercle du diagramme est une couche. Le nombre de couches est le numéro de la période.
Groupes 1 et 2 : le numéro du groupe est le nombre d’électrons de valence.
L’hélium fait exception : sa couche externe est pleine avec seulement 2 électrons, donc il est dans le groupe 18 avec les gaz nobles.
L’hydrogène est un non-métal même s’il est dans le groupe 1. Le bore et le silicium sont des semi-métaux : ils se comportent un peu comme les deux, et le livret dit de ne pas s’en soucier pour l’instant.
| Métal typique (solide) | Non-métal typique (solide) |
|---|---|
| Bon conducteur de la chaleur et de l’électricité | Mauvais conducteur de la chaleur et de l’électricité |
| Surface brillante | Surface terne |
| Masse volumique élevée | Masse volumique faible |
| Malléable et ductile | Cassant |
Pourquoi la position permet de prévoir le comportementTouche pour ouvrir
Toute la force du tableau est là : la place d’un élément indique comment il se comporte, parce que la position reflète la répartition des électrons.
Même groupe → réactions semblables. Les réactions chimiques dépendent des électrons de valence. Chaque atome du groupe 1 a un électron de valence, chaque atome du groupe 2 en a deux, chaque atome du groupe 17 en a sept. Comme les réactions dépendent de ces électrons, les éléments d’un groupe réagissent de la même façon : on peut donc apprendre le comportement d’un groupe une fois pour toutes et l’appliquer à tous ses membres (1.6).
Numéro du groupe → électrons de valence. Pour les groupes 1 et 2, le numéro du groupe est le nombre d’électrons de valence (groupe 1 → 1 ; groupe 2 → 2). Pour les groupes 13 à 18, c’est le dernier chiffre du numéro du groupe (groupe 13 → 3 ; groupe 17 → 7 ; groupe 18 → 8, une couche externe pleine ; l’hélium fait exception, avec 2). Numéro de la période → nombre de couches. Ainsi le sodium (période 3, groupe 1) a trois couches avec un électron sur la couche externe : 2, 8, 1.
Pourquoi les gaz nobles sont inertes. Une couche externe pleine est déjà stable : un atome de gaz noble n’a aucune tendance à perdre ou à gagner des électrons, et réagir, c’est justement perdre ou gagner des électrons. Une couche pleine est le « but » qui pousse tous les autres éléments à réagir.
Sept électrons de valence (il en manque un pour avoir une couche pleine) indiquent que le chlore est un non-métal réactif qui tend à gagner un électron.
-
Pas çaLes éléments d’un groupe ont le même nombre de couches.
PlutôtNon : ça, c’est une période. Un groupe partage le même nombre d’électrons de valence, mais chaque élément en descendant dans le groupe a une couche de plus.
-
Pas çaLe tableau est classé par masse atomique.
PlutôtIl est classé par numéro atomique. La masse augmente le plus souvent aussi, mais quelques paires (p. ex. Ar et K) ne sont bien placées qu’en classant par protons.
-
Pas çaLes gaz nobles sont peu réactifs parce qu’ils n’ont pas d’électrons.
PlutôtIls sont peu réactifs parce que leur couche externe est pleine : l’arrangement le plus stable, sans tendance à gagner ou à perdre des électrons.
-
Pas çaIl y a une frontière nette entre métaux et non-métaux.
PlutôtLe passage est progressif ; un « escalier » de métalloïdes (p. ex. le silicium) montre un comportement intermédiaire.
- groupe
- une colonne verticale ; même nombre d’électrons de valence → propriétés semblables
- période
- une ligne horizontale ; le numéro de la période est égal au nombre de couches occupées
- métal / non-métal
- les métaux (à gauche et au centre) conduisent le courant et sont malléables ; les non-métaux (à droite) ne le sont pas et sont cassants
- gaz noble
- un élément du groupe 18 dont la couche externe est complète, donc très peu réactif
- numéro atomique (nombre de protons)
- le nombre de protons ; il fixe la place de chaque élément dans le tableau
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