La classification périodique des éléments

# La classification périodique des éléments ## Introduction Il existe une centaine d'éléments chimiques. Pour les ranger de façon logique, le chimiste russe **Mendeleïev** a imaginé en 1869 un tableau, ancêtre de la **classification périodique** actuelle. Ce tableau est l'outil le plus puissant du chimiste : il permet de prévoir les propriétés d'un élément à partir de sa position. ## 1. La structure électronique de l'atome Les électrons se répartissent autour du noyau dans des **couches électroniques**, notées $K$, $L$, $M$… Chaque couche peut contenir un nombre maximal d'électrons : $$K : 2 \text{ électrons}, \quad L : 8 \text{ électrons}, \quad M : 8 \text{ (au niveau du programme)}$$ Les électrons remplissent d'abord la couche $K$, puis $L$, puis $M$ (**règle de remplissage**). La dernière couche occupée est la **couche externe** ; ses électrons (**électrons de valence**) gouvernent les propriétés chimiques. **Exemple :** pour $\mathrm{Na}$ ($Z = 11$) : $(K)^2 (L)^8 (M)^1$. Il possède **1 électron** sur sa couche externe. ## 2. Règle de l'octet (et du duet) Les atomes évoluent pour acquérir la structure électronique stable du gaz noble le plus proche : - **règle du duet** : 2 électrons sur la couche externe (comme $\mathrm{He}$) pour les premiers éléments ; - **règle de l'octet** : 8 électrons sur la couche externe (comme $\mathrm{Ne}$, $\mathrm{Ar}$). C'est pourquoi $\mathrm{Na}$ perd 1 électron ($\mathrm{Na}^+$) et $\mathrm{Cl}$ en gagne 1 ($\mathrm{Cl}^-$). ## 3. Construction du tableau périodique Les éléments sont rangés par **numéro atomique $Z$ croissant**. - Une **ligne** s'appelle une **période** : elle correspond au remplissage d'une même couche externe. - Une **colonne** s'appelle une **famille** (ou groupe) : les éléments d'une même colonne ont **le même nombre d'électrons sur la couche externe** et donc des **propriétés chimiques voisines**. ## 4. Quelques familles importantes | Famille | Colonne | Électrons externes | Exemples | |---|---|---|---| | Alcalins | 1 (sauf H) | 1 | Li, Na, K | | Alcalino-terreux | 2 | 2 | Mg, Ca | | Halogènes | 17 | 7 | F, Cl, Br | | Gaz nobles | 18 | 8 (2 pour He) | He, Ne, Ar | Les gaz nobles sont **chimiquement inertes** car leur couche externe est déjà saturée. ## Exercices corrigés ### Exercice 1 Donner la structure électronique de l'atome de soufre $\mathrm{S}$ ($Z = 16$) et son nombre d'électrons externes. **Correction.** $(K)^2 (L)^8 (M)^6$. Couche externe : $M$, avec **6 électrons**. ### Exercice 2 À quelle famille appartient le potassium $\mathrm{K}$ ($Z = 19$) ? **Correction.** $(K)^2 (L)^8 (M)^8 (N)^1$ : 1 électron externe $\Rightarrow$ famille des **alcalins** (colonne 1). ### Exercice 3 L'atome de fluor $\mathrm{F}$ ($Z = 9$) : combien d'électrons doit-il gagner pour respecter la règle de l'octet ? Quel ion forme-t-il ? **Correction.** $(K)^2 (L)^7$ : il lui manque **1 électron** pour atteindre 8 sur la couche $L$. Il gagne 1 électron et forme l'ion $\mathrm{F}^-$. ## À retenir - Les électrons se répartissent par couches : $K$ (2), $L$ (8), $M$ (8). - Les atomes cherchent à respecter la **règle du duet/octet**. - Le tableau est rangé par $Z$ croissant : **périodes** (lignes) et **familles** (colonnes). - Les éléments d'une même **famille** ont le même nombre d'électrons externes et des propriétés voisines.