LC17 : Classification périodique (CPGE)

\niveau{MPSI}

La classificication périodique des éléments que l’on trouve dans toutes les salles de physique-chimie fut mise en forme par en 1869. Il n’était pas le premier à remarquer une possible périodicité entre les éléments (triades de Dobereiner, tétrades de Dumas, octavec de Newland) mais il est le premier à l’avoir explicitée et à avoir classé les éléments alors connus. Il réussit à prévoir l’existence de certains éléménts et certaines leurs propriétés chimiques ou physiques (Germanium : , , densité, masse molaire ; confirmé en 1875).

Il est remarquable que la découverte de l’électron ( Thomson, 1897) du noyau atomique ( Rutherford, 1911) du neutron ( Chadwick, 1932) soient posétrieures au travail de Mendeleïev.

Dans cette leçon nous mettrons en évidence l’existence d’une périodicité des propriétés chimiques conformément à la classificication connue.

Précipitation des halogénures d’argent ( dans ), mise en évidence d’une réactivité similaire.

L’élément chimique

Définir proprement l’élémént chimique.

En classant les éléments par Z croissant, on rencontre une périodicité des propriétés chimiques. Une structure à deux dimensions apparaît. Les lignes sont nommées « périodes » et les colonnes « familles » ou « groupes », en MPSI il faut savoir nommer la colonne des alcalins, des halogènes, des gaz nobles.

Configuration électronique

Le remplissage des sous-couches se fait selon les règles de Kleshkowski, on donnera l’exemple du chlore, puis du brome et du magnésium qui partagent avec la colonne ou la ligne.

La connaissance de la configuration électronique d’un élément permet de connaître sa position dans le tableau en un coup d’œil (et inversement), elle permet aussi de déterminer le nombre d’électrons de valence d’un atome dans l’état fondamental. C’est d’ailleurs cela qui justifie après coup les traveaux de Mendeleïev puisque la réactivité chimique des éléments est fortment régie par leur nombre d’électrons de valence.

Expliciter la configuration de chaque élément dans la classification fera remarquer que la géométrie du tableau n’est pas hasardeuse. On distingue quatre blocs qui groupent entre eux les éléments dont la sous-couche de plus haute énergie porte la même lettre (le même nombre quantique l).

À savoir qu’il existe des exceptions aux règles de Kleshkowski (chrome, molybdène) qui ne sont pas exigibles en MPSI.

Parler des métaux de transition ?

Électronégativité

L’électronégativité d’un élément est la capacité des atomes correspondants à attirer vers eux les électrons dans une liaisont chimiques. Elle augmente vers le haut et vers la droite, mais n’est pas définie pour les gaz nobles puisqu’ils ne font pas de liaisons chimiques. (Attention, existe.)

L’électronégativité est liée à d’autres propriétés physiques ou chimiques qui évoluent dans la classification périodique (métalicité, énergie de première ionisation (), affinité électronique, énergie d’attachement électronique ()) mais nous ne discutons ici que du caractère oxydant.

Mise en œuvre expérimentale

Réduction des alcalins

Trouver une bonne vidéo.

Trouver quelque chose de sympa, oxydation du fer, combustion du carbone,

Pouvoir oxydant des halogènes [1]

Le pouvoir oxydant augmente de bas en haut.

Le BUP [1] est utile pour le principe et les valeurs numériques, mais on réalisera les expériences en faisant réagir de l’eau de chlore, de l’eau de brome et de l’eau d’iode en tubes à essai. est oxydé par , est oxydé par , est oxydé par .

Rayons atomiques

À garder sous le coude.

Généralités sur la classification

À raconter ou non selon le temps restant.