Tableau périodique : qu'est-ce que c'est et explication de son organisation

Quel est le tableau périodique des éléments ?

Le tableau périodique, ou tableau périodique des éléments, est un enregistrement organisé des éléments chimiques selon son numéro atomique, ses propriétés et ses caractéristiques.

Il est composé de 118 éléments confirmés par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (IUPAC), dont

• 94 sont des éléments qui existent dans la nature, et
• 24 éléments sont synthétiques, c'est-à-dire qu'ils ont été créés artificiellement.

Son développement est étroitement lié à la découverte de nouveaux éléments et à l'étude de leurs propriétés communes. Des aspects tels que la notion de masse atomique et les relations entre la masse atomique et les propriétés périodiques des éléments ont été fondamentaux pour configurer le tableau périodique moderne.

Le tableau périodique fonctionne comme un outil fondamental pour l'étude de la chimie, car il permet d'identifier de manière cohérente et simple les différences et les similitudes entre les éléments chimiques.

Sa création est attribuée au scientifique russe Dimitri Mendeleev en 1869. Depuis lors, le tableau périodique a été amélioré et mis à jour par d'autres scientifiques à mesure que de nouveaux éléments sont découverts et étudiés.

Comment est organisé le tableau périodique ?

Le tableau périodique présente tous les éléments connus à ce jour, qui sont organisés et localisés selon leurs caractéristiques et relations entre eux en groupe, périodes, blocs et métaux, métalloïdes et non-métaux.

Groupes

Le tableau périodique est composé de 18 groupes d'éléments organisés en colonnes verticales, numérotées de 1 à 18 de gauche à droite, commençant par les métaux alcalins et se terminant par les gaz rares.

Les éléments qui appartiennent à la même colonne ont des caractéristiques chimiques similaires, basées sur la façon dont les électrons sont structurés dans la dernière couche de l'atome.

Par exemple, la première colonne contient les éléments qui ont un électron dans la dernière couche de l'atome. Dans ce cas, le potassium a quatre couches et dans la dernière, il a un électron.

Les éléments chimiques sont organisés en groupes comme suit :

• Groupe 1 (I A) : métaux alcalins.
• Groupe 2 (II A) : métaux alcalino-terreux.
• Groupe 3 (III B) : famille du scandium.
• Groupe 4 (IV B) : famille du titane.
• Groupe 5 (V B) : famille du vanadium.
• Groupe 6 (VI B) : famille du chrome.
• Groupe 7 (VII B) : famille du manganèse.
• Groupe 8 (VIII B) : famille du fer.
• Groupe 9 (VIII B) : famille du cobalt.
• Groupe 10 (VIII B) : famille du nickel.
• Groupe 11 (I B) : famille du cuivre.
• Groupe 12 (II B) : famille du zinc.
• Groupe 13 (III A) : terreux.
• Groupe 14 (IV A) : carbonides.
• Groupe 15 (V A) : nitrogènes.
• Groupe 16 (VI A) : chalcogènes ou amphogènes.
• Groupe 17 (VII A) : halogènes.
• Groupe 18 (VIII A) : gaz rares.

Périodes

Les périodes sont les sept lignes horizontales du tableau périodique. Dans ces rangées sont regroupés les éléments dont le nombre de couches électroniques coïncide avec le numéro de la période.

Par exemple, dans la première rangée, l'hydrogène et l'hélium ont une couche d'électrons. Dans la deuxième période, il y a huit éléments qui ont deux couches d'électrons. Dans la troisième rangée, les éléments ont trois couches d'électrons, et ainsi de suite.

Dans la période six se trouvent les éléments qui ont six couches d'électrons, ainsi que la rangée inférieure des lanthanides. Dans la période sept se trouvent les éléments qui ont sept couches d'électrons, ainsi que la dernière rangée d'actinides.

Métaux, métalloïdes et non-métaux

Trois catégories d'éléments qui composent le tableau périodique peuvent être distinguées de leurs propriétés chimiques et physiques, à savoir : les métaux, les métalloïdes et les non-métaux.

• Métaux: ce sont des éléments solides à température ambiante, moins le mercure qui est à l'état liquide. Ils sont malléables et ductiles, et sont de bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Ils sont sur le côté gauche de la table.
• Pas de métaux : Ce sont principalement des gaz, bien qu'il y ait aussi des liquides. Ces éléments ne sont pas de bons conducteurs d'électricité. Ils sont du côté droit de la table.
• Métalloïdes ou semi-métaux : ils ont des propriétés à la fois des métaux et des non-métaux. Ils peuvent être brillants, opaques et peu ductiles. Sa conductivité électrique est inférieure à celle des métaux, mais supérieure à celle des non-métaux. Ils se trouvent sur le côté droit de la table, entre les métaux et les non-métaux.

Blocs

Le tableau périodique peut également être divisé en quatre blocs en fonction de la séquence de couches d'électrons de chaque élément. Le nom de chaque bloc dérive en fonction de l'orbitale dans laquelle se trouve le dernier électron.

• Bloc s : groupes 1 et 2 des métaux alcalins, alcalino-terreux, hydrogène et hélium.
• Bloc p : comprend les groupes 13 à 18 et les métalloïdes.
• Bloc d : composé des groupes 3 à 12 et des métaux de transition.
• Bloc f : n'a pas de numéro de groupe et correspond aux lanthanides et actinides. Généralement, ils sont placés en dessous du tableau périodique.

Tendances du tableau périodique

Les tendances périodiques font référence aux principales propriétés physiques et chimiques des éléments et qui permettent leur organisation dans le tableau périodique. Ces tendances sont liées aux changements qui se produisent dans la structure atomique de chaque élément selon la période ou le groupe auquel il appartient.

Parmi les tendances périodiques figurent :

• Radio atomique : C'est la distance entre le noyau de l'atome et son orbitale la plus externe, qui nous permet de calculer la taille de l'atome. Il augmente de droite à gauche dans les périodes, ainsi que de haut en bas dans les groupes.
• Affinité électronique: il est décrit comme l'énergie qu'un atome libère lorsqu'un électron lui est ajouté ou vice versa. Il augmente dans les périodes de gauche à droite, et dans les groupes, il augmente vers le haut.
• Électrons de valence: fait référence aux électrons trouvés dans la couche la plus externe de l'atome. Ils augmentent au fur et à mesure que les éléments se situent de gauche à droite, et sont établis à partir du groupe du tableau périodique auquel appartient l'élément.
• Énergie d'ionisation: énergie nécessaire pour séparer un électron de l'atome. Dans une période, cette énergie augmente vers la droite, et dans un groupe, elle augmente vers le haut.
• Électronégativité : capacité d'un atome à attirer des électrons sur lui-même. Il augmente de gauche à droite sur une période de temps.
• Pas de métaux : les propriétés des non-métaux augmentent à mesure que les éléments se trouvent dans le coin supérieur droit du tableau.
• Métaux: les propriétés des métaux sont d'autant plus grandes que les éléments sont situés dans la partie inférieure gauche du tableau.

Données de base des éléments chimiques

Les tableaux périodiques contiennent généralement des données fondamentales de chacun des éléments existants, ce qui permet d'établir une organisation cohérente basée sur ses caractéristiques telles que le symbole, le nom, le numéro atomique et la masse atomique, pour déterminer son utilisation.

• Masse atomique: désigne la masse de l'atome, constituée de protons et de neutrons.
• Énergie d'ionisation: est l'énergie qu'il faut pour séparer un électron de l'atome.
• Symbole chimique : abréviations pour identifier l'élément chimique.
• Nom: Le nom donné à l'élément chimique peut être dérivé du latin, de l'anglais, du français, de l'allemand ou du russe.
• Configuration électronique: la façon dont les électrons sont structurés ou organisés dans un atome.
• Numéro atomique: fait référence au nombre total de protons que possède un atome.
• Électronégativité : C'est la capacité d'un atome à attirer des électrons sur lui-même.
• L'oxydation indique : Indicateur du degré d'oxydation d'un atome faisant partie d'un élément chimique composé.

A quoi sert le tableau périodique ?

Le tableau périodique est très utile pour les études scientifiques étant donné les différentes fonctions qu'il a.

• Il permet d'identifier les différences et les similitudes entre les différents éléments. Par exemple, il contient des informations précieuses telles que la masse atomique de chaque élément.
• Il permet d'analyser le comportement chimique des éléments. Par exemple, lors de la distinction de l'électronégativité et de la configuration électronique de l'élément.
• Il sert d'outil fondamental pour l'étude de la chimie, y compris la biologie et d'autres branches de la science, car il identifie les principales caractéristiques des éléments chimiques.
• Il permet de distinguer facilement les éléments de leur numéro atomique. En effet, les éléments sont constitués d'atomes, qui reçoivent leur nom et se différencient par le nombre de protons, d'électrons et de neutrons qu'ils contiennent.
• Il peut être utilisé pour prédire les propriétés chimiques des nouveaux éléments à inclure dans le tableau, en tenant compte des caractéristiques des éléments déjà définis.

Histoire du tableau périodique

La création du tableau périodique est attribuée au scientifique russe Dmitri Mendeleev, qui, en 1869, a rassemblé les 63 éléments connus de la science jusqu'à présent dans un tableau.

Mendeleïev a organisé les éléments dans l'ordre croissant de leurs masses atomiques, en prenant soin de placer dans la même colonne ceux dont les propriétés physiques sont similaires. Il a même laissé des espaces vides anticipant l'existence d'autres éléments non encore découverts à cette époque, et qui devraient être inclus dans le tableau.

Peu de temps après, le chimiste allemand Julius Lothar Meyer a ordonné les éléments en fonction des propriétés physiques des atomes. Enfin, sa structure actuelle est due au scientifique suisse Alfred Werner.

Les derniers changements majeurs dans le tableau périodique sont l'œuvre du lauréat du prix Nobel de chimie Glenn Seaborg, qui, entre autres, a ordonné la série des actinides en dessous de la série des lanthanides.

• Élément chimique.
• Symbole chimique.
• Atome