Chapitre 7 : Les éléments chimiques dans l’Univers
Les éléments chimiques
Définition de l’élément chimique
Conservation des éléments
Les critères de Mendeleïev
La classification périodique moderne
Des atomes ou ions dont les noyaux ont le même numéro atomique Z
(nombre de protons) appartiennent au même élément chimique.
Deux atomes isotopes, qui ont des noyaux contenant le même
nombre de protons Z, appartiennent aussi au même élément.
Parmi les 118 éléments connus, 94 sont naturels, les autres sont
artificiels, c’est-à-dire créés dans les laboratoires.
Dans l’Univers, les éléments chimiques les plus abondants sont
l’hydrogène et l’hélium. Ils représentent à eux seuls 99 % des
atomes de l’Univers.
Lors d’une transformation chimique, il y a conservation de tous
les éléments chimiques mis en jeu.
Tout élément présent au début de la transformation chimique se
retrouve en fin de transformation. Il peut toutefois apparaître
sous des formes différentes : sous forme d’ion, d’atome seul ou
dans une molécule.
En 1869, Mendeleïev utilise la masse des atomes pour les
classer. Il les range dans un tableau par masse atomique croissante
en regroupant les éléments qui présentent des analogies de
comportement. Pour expliquer les trous dans son classement, il
prédit avec succès l’existence d’éléments non découverts à son
époque.
Dans le tableau périodique des éléments actuel, les éléments
chimiques sont classés horizontalement par numéro atomique Z
croissant.
La classification périodique
Les périodes
Les familles chimiques
Les alcalins
La charge des ions
Les éléments dont les atomes ont le même nombre d’électrons sur
leur couche électronique externe sont placés dans la même colonne.
Dans une même ligne, les atomes ont les mêmes couches électroniques
occupées.
Une ligne horizontale du tableau est appelée période. Les atomes
possèdent des électrons qui peuvent se répartir sur 7 couches
électroniques ( K, L, M, N; O, P, Q) et il y a 7 périodes dans la
classification périodique.
Les colonnes du tableau périodique regroupent les éléments
chimiques qui présentent les mêmes propriétés chimiques : ils
constituent des familles chimiques.
Ce sont les électrons externes des atomes qui confèrent aux
éléments leurs propriétés chimiques. C’est la raison pour laquelle
les éléments d’une même colonne possède des propriétés chimiques
analogues.
La place d’un élément chimique dans la classification permet de
prévoir quel type d’ion monoatomique l’atome de cet élément va
former. Ceci est dû au fait que tous les atomes d’une même colonne
possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche électronique
externe
Les éléments chimiques de la première colonne (sauf l’hydrogène
H) sont des métaux alcalins. Ils ne possèdent qu’un seul électron
sur leur couche externe.
Les halogènes
Les halogènes sont situés dans l’avant-dernière colonne de la
classification périodique. Ces atomes possèdent 7 électrons sur
leur couche externe.
Les gaz nobles
Les gaz nobles appartiennent à la dernière colonne du tableau
périodique. Leur couche externe est complète : elle contient 2 ou 8
électrons.
Utilisation de la classification périodique
Nombre de liaisons d’un atome dans une molécule
Dans les molécules, les atomes des éléments d’une même colonne
forment le même nombre de liaisons.
4 liaisons 3 liaisons2 liaisons1 liaison1 liaison 2 liaisons