Grand oral du bac : TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
Publié le 02/02/2019
Extrait du document
Les halogènes
Les halogènes occupent l’avant-dernière colonne du tableau périodique des éléments. Ce sont: le fluor (F), le chlore (Cl), le brome (Br), l’iode (I) et l’astate (At). Ils sont tous très électronégatifs, c’est-à-dire qu’ils ont tendance à attirer facilement des électrons. Le fluor est d’ailleurs le plus électronégatif de tous les éléments chimiques. En fait, dans le tableau périodique, l’électroné-gativité des éléments augmente de gauche à droite sur une même ligne, et de bas en haut dans une même colonne. Comme il leur manque un seul électron pour saturer leur dernière couche électronique, les halogènes sont très réactifs: ils acquièrent facilement un électron et réagissent pratiquement avec tous les autres éléments.
Les gaz rares
Les gaz rares constituent le groupe VIIIA (dernière colonne) du tableau périodique des éléments. Ce sont, dans l’ordre des numéros atomiques croissants: l’hélium (He), le néon (Ne), l’argon (Ar), le krypton (Kr), le xénon (Xe) et le radon (Rn). Pendant longtemps, on a cru que ces gaz ne réagissaient avec aucun élément chimique, car leur couche périphérique est saturée en électrons (elle contient le plus grand nombre d’électrons possible). En fait, le krypton, le xénon et le radon présentent une certaine réactivité chimique. Le radon est radioactif: ses noyaux atomiques se décomposent avec une période radioactive de près de quatre jours.
Les lanthanides et les actinides
Les lanthanides, ou terres rares, forment le groupe des quinze éléments métalliques dont les numéros atomiques vont de 57 à 71. Dans l’ordre des numéros atomiques croissants, on trouve le lanthane (La), le cérium (Ce), le praséodyme (Pr), le néodyme (Nd), le prométhium (Pm), le samarium (Sm), l’europium (Eu), le gadolinium (Gd), le terbium (Tb), le dysprosium (Dy), l’hol-mium (Ho), l’erbium (Er), le thulium (Tm), l’ytterbium (Yb) et le lutécium (Lu). Un grand nombre de lanthanides présente des propriétés paramagnétiques. Appelé «terres rares», ces éléments sont néanmoins très abondants, parfois plus que le plomb.
Les actinides sont les 15 éléments métalliques situés sous les lanthanides dans le tableau périodique des éléments. Les quatre premiers, à savoir l’actinium (Ac), le thorium (Th), le protactinium (Pa) et l’uranium (U), ont été trouvés en quantités non négligeables à la surface de la Terre. Tous les éléments de numéro atomique supérieur à 92 sont uniquement synthétisés en laboratoire ; ce sont les éléments transuraniens.
Le cuivre est un métal de couleur rouge-brun. C’est un très bon conducteur de chaleur et d’électricité. Il fait partie des métaux malléables et ductiles. À l'état pur, il est essentiellement utilisé dans l’industrie électrique, mais il entre également dans la composition des pièces de monnaies.
Il comporte 18 colonnes, configuration qui ne fut expliquée qu’à partir du xxe siècle, grâce à la découverte de la structure électronique des atomes. D’après le modèle révolutionnaire de Bohr, établi par le physicien danois Niels Bohr (1883-1962), les atomes contiennent des électrons qui gravitent autour du noyau atomique, ces électrons étant disposés en couches. Or, les propriétés chimiques d’un élément dépendent du nombre d’électrons périphériques (sur la couche la plus éloignée du noyau) dans ses atomes. Les atomes des éléments, dont le numéro atomique est inférieur à 19 (de l’hydrogène à l’argon inclus), peuvent contenir jusqu’à 8 électrons sur leur couche électronique de valence qui est aussi appelée la couche périphérique. Ceci explique que les lignes -appelées périodes-du tableau périodique correspondant à ces éléments comportent huit colonnes. Le schéma se complique avec les éléments plus lourds, à partir du potassium (K), car ils peuvent contenir jusqu’à 18 électrons de valence.
«
Tableau
périodique des éléments
mique de la matière, postulant que les éléments
chimiques différaient les uns des autres par leur
masse, et que l'on pouvait donc les classer selon
ce critère.
La même année, le physicien et chimiste ita
lien Amedeo Avogadro (1776-1856) introduisit
ce que l'on appelle aujourd'hui la loi d'Avogadro,
selon laquelle deux volumes de gaz pris dans les
mêmes conditions de température et de pression
renferment le même nombre d'atomes.
Ainsi,
pour déterminer la masse atomique relative de
l'azote, par exemple, on pouvait considérer deux
volumes identiques d'azote et d'oxygène.
Il suffi
sait ensuite de peser les deux gaz.
Comme on
connaissait la masse atomique de l'oxygène, on
en déduisait le nombre d'atomes contenus dans
le volume de gaz considéré.
Il suffisait alors de
calculer la masse atomique de l'azote.
En 1828, le chimiste suédois Jons Jacob Berze
lius (1779-1848) proposa une première classifi
cation des éléments, les rangeant dans l'ordre
des masses atomiques croissantes à partir de l'hy
drogène, l'élément le plus léger.
Des expériences
de plus en plus poussées permirent de préciser
les masses relatives d'un grand nombre d'élé
ments.
On utilisait généralement l'oxygène
comme référence, car il se combine à une multi
tude de corps.
Ainsi, le chimiste belge Jean Ser
vais Stas (1813-1891) détermina les masses rela
tives d'hydrogène et d'oxygène nécessaires à la
réaction chimique participant à la formation de
l'eau; il découvrit ainsi que l'oxygène est 16 fois
plus lourd que l'hydrogène.
Parallèlemen t à ces études, la chimie du
XIX' siècle fut caractérisée par d'importants pro- .......
Un alchimiste
au travail, d'après
le traité d'alchimie
De Magno lapide
(1677).
On y voit
le savant réalisant
l'étape dite de
"la douzième clef"·
La Cabale est..,.._
un tableau tiré
d'un très célèbre traité
d'alchimie datant
de 1616.
Il représente
la montagne et la
grotte du philosophe,
ainsi que les sept
étapes successives
de l'alchimie et
les quatre corps purs.
grès techniques -comme la mise au point du
spectroscope, en 1859, par les physiciens alle
mands Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) et
Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887)-qui permi
rent de découvrir de nombreux éléments et de
mesurer encore plus précisément leur masse ato
mique, déterminée par rapport à celle de l'hydro
gène.
La notion de masse atomique fut capitale
pour le développement de la chimie, car elle fut
à la base de la classification des éléments entre
prise dans la seconde moitié du XIX' siècle.
 Tableau du xvr siècle représentant ai-Jabir, a alchimiste arabe du xtr siècle qui réalisa
de nombreuses expériences et fut l'auteur
de plusieurs traités sur les éléments.
Parmi
ses expériences les plus célèbres, ai-Jabir
parvint notamment à synthétiser de l'acide
chlorhydrique à partir de sels et de sulfates.
Le chimiste suédois Jons Jacob Berzelius ..,.._
dressa la première liste exhaustive des
éléments, classés par ordre de masse croissant.
Il inventa également nombre de leurs symboles
(H, 0, Fe, etc.) encore utilisés de nos jours .
.......
Le chimiste flamand Jan Baptista
van Helmont (1577-1644) découvrit
au xvtr siècle que l'air n'était pas l'unique
substance volatile dans la nature, et qu'il existait
d'autres vapeurs invisibles douées de propriétés
chimiques, qu'il baptisa "gaz"· La
classification périodique
En 1864, le chimiste britannique John Newlands
conçut un tableau en classant les éléments dans
l'ordre croissant de leurs masses atomiques; il
remarqua que certaines propriétés chimiques
semblaient resurgir à intervalles réguliers, tous les
huit éléments.
Cette > , qui s'appli
quait alors à trop peu d'éléments, le nombre
d'éléments connus étant insuffisant, lui valut bien
des critiques, mais fut admise par le chimiste
russe Dmitri Mendeleïev (1834-1907).
En 1869, ce
dernier et le chimiste allemand Julius Lothar
Meyer (1830-1895) découvrirent indépendam
ment la loi périodique selon laquelle certaines
propriétés chimiques des éléments varient pério
diquement en fonction de leur masse atomique.
Mendeleïev proposa un tableau des éléments, les
classant selon leurs propriétés chimiques.
En
1871, il améliora ce tableau, laissant des cases
vides pour les éléments qu'il restait à découvrir.
Le tableau périodique actuel classe les élé
ê ments non plus selon leur masse atomique, mais
3 selon leur numéro atomique (nombre des pro
� tons du noyau égal au nombre des électrons de
a: l'atome) .
Cependant, plus le numéro atomique
§ d'un élément est grand, plus sa masse atomique
� est grande; le tableau actuel est donc identique
i (aux cases vides près) à celui de Mendeleïev..
»
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