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Quelle est la périodicité chimique? Caractéristiques principales
Le périodicité chimique ou la périodicité des propriétés chimiques est la variation régulière, récurrente et prévisible des propriétés chimiques des éléments lorsque le nombre atomique augmente.
De cette manière, la périodicité chimique est la base d’une classification de tous les éléments chimiques en fonction de leurs numéros atomiques et de leurs propriétés chimiques.
La représentation visuelle de la périodicité chimique est appelée tableau périodique, tableau de Mendeleïev ou classification périodique des éléments.
Cela montre tous les éléments chimiques, classés par ordre croissant de leurs numéros atomiques et organisés selon leur configuration électronique. Sa structure reflète le fait que les propriétés des éléments chimiques sont une fonction périodique de leur numéro atomique.
Cette périodicité a été très utile, car elle a permis de prédire certaines propriétés d’éléments qui occuperaient des espaces vides dans la table avant leur découverte.
La structure générale du tableau périodique est un arrangement de lignes et de colonnes dans lequel les éléments sont classés par ordre croissant de numéros atomiques.
Il existe un grand nombre de propriétés périodiques. Parmi les plus importants se distinguent la charge nucléaire effective, liée à la taille de l'atome et à la tendance à former des ions, et au rayon atomique qui influence la densité, le point de fusion et le point d'ébullition.
Le rayon ionique (qui affecte les propriétés physiques et chimiques d'un composé ionique), le potentiel d'ionisation, l'électronégativité et l'affinité électronique sont également fondamentaux.
Les 4 principales propriétés périodiques
Radio atomique
Il fait référence à une mesure liée aux dimensions de l'atome et correspond à la moitié de la distance entre les centres de deux atomes en contact.
En parcourant de haut en bas un groupe d'éléments chimiques dans le tableau périodique, les atomes ont tendance à s'agrandir, les électrons les plus externes occupant des niveaux d'énergie plus éloignés du noyau.
C'est pourquoi on dit que le rayon atomique augmente avec la période (de haut en bas).
D'un autre côté, le fait de passer de gauche à droite dans la même période de la table augmente le nombre de protons et d'électrons, ce qui signifie que la charge électrique augmente et, par conséquent, la force d'attraction. Cela a tendance à diminuer la taille des atomes.
Énergie d'ionisation
C'est l'énergie nécessaire pour retirer un électron d'un atome neutre.
Lorsqu'un groupe d'éléments chimiques est traversé de haut en bas dans le tableau périodique, les électrons du dernier niveau seront attirés vers le noyau par une force électrique de plus en plus décroissante, plus éloignée du noyau qui les attire.
C'est pourquoi on dit que l'énergie d'ionisation augmente avec le groupe et diminue avec la période.
L'électronégativité
Ce concept fait référence à la force avec laquelle un atome génère une attraction vers les électrons qui intègrent une liaison chimique.
L'électronégativité augmente de gauche à droite sur une période et coïncide avec la diminution du caractère métallique.
Dans un groupe, l'électronégativité diminue avec l'augmentation du nombre atomique et avec l'augmentation du caractère métallique.
Les éléments les plus électronégatifs sont situés dans la partie supérieure droite du tableau périodique et les éléments les moins électronégatifs dans la partie inférieure gauche du tableau.
Affinité électronique
L'affinité électronique correspond à l'énergie libérée au moment où un atome neutre prend un électron avec lequel il forme un ion négatif.
Cette tendance à accepter les électrons diminue de haut en bas dans un groupe et augmente lorsque l'on se déplace vers la droite d'une période.
Organisation des éléments du tableau périodique
Un élément est placé dans le tableau périodique en fonction de son numéro atomique (nombre de protons que possède chaque atome de cet élément) et du type de sous-niveau dans lequel se trouve le dernier électron.
Les groupes ou familles d'éléments se trouvent dans les colonnes du tableau. Celles-ci ont des propriétés physiques et chimiques similaires et contiennent le même nombre d'électrons à leur niveau d'énergie le plus externe.
Actuellement, le tableau périodique comprend 18 groupes, chacun représenté par une lettre (A ou B) et un nombre romain.
Les éléments des groupes A sont connus comme représentatifs et ceux des groupes B sont appelés éléments de transition.
En outre, il existe deux séries de 14 éléments: la soi-disant "terre rare" ou transition interne, également appelée série des lanthanides et des actinides.
Les périodes sont dans les lignes (lignes horizontales) et elles sont 7. Les éléments de chaque période ont en commun le même nombre d'orbitales.
Cependant, contrairement à ce qui se passe dans les groupes du tableau périodique, les éléments chimiques d’une même période n’ont pas les mêmes propriétés.
Les éléments sont regroupés en quatre ensembles selon l’orbite où se trouve l’électron d’énergie le plus élevé: s, p, d et f.
Familles ou groupes d'éléments
Groupe 1 (famille des métaux alcalins)
Tout le monde a un électron à son niveau ultime d'énergie. Celles-ci produisent des solutions alcalines lorsqu'elles réagissent avec l'eau; d'où son nom.
Les éléments qui composent ce groupe sont le potassium, le sodium, le rubidium, le lithium, le francium et le césium.
Groupe 2 (famille des métaux alcalino-terreux)
Ils contiennent deux électrons dans le dernier niveau d'énergie. Le magnésium, le béryllium, le calcium, le strontium, le radium et le baryum appartiennent à cette famille.
Groupes 3 à 12 (famille des métaux de transition)
Ce sont de petits atomes. Ils sont solides à température ambiante, sauf le mercure. Dans ce groupe, le fer, le cuivre, l'argent et l'or se distinguent.
Groupe 13
Des éléments de type métallique, non métallique et semi-métallique participent à ce groupe. Il est composé de gallium, de bore, d'indium, de thallium et d'aluminium.
Groupe 14
Le carbone appartient à ce groupe, élément fondamental de la vie. Ce sont des éléments semi-métalliques, métalliques et non métalliques.
Outre le carbone, l'étain, le plomb, le silicium et le germanium font également partie de ce groupe.
Groupe 15
Il est composé d'azote, qui est le gaz le plus présent dans l'air, ainsi que d'arsenic, de phosphore, de bismuth et d'antimoine.
Groupe 16
Dans ce groupe, il y a l'oxygène et également le sélénium, le soufre, le polonium et le tellure.
Groupe 17 (famille des halogènes, du grec "formant le sel")
Ils sont faciles à capturer et sont des non-métaux. Ce groupe est composé de brome, astatine, chlore, iode et fluor.
Groupe 18 (gaz rares)
Ce sont les éléments chimiques les plus stables, car ils sont chimiquement inertes puisque leurs atomes ont rempli la dernière couche d'électrons. Ils sont peu présents dans l'atmosphère terrestre, à l'exception de l'hélium.
Enfin, les deux dernières lignes en dehors du tableau correspondent aux terres dites rares, aux lanthanides et aux actinides.
Références
- Chang, R. (2010). Chimie (vol. 10). Boston: McGraw-Hill.
- Brown, T. L. (2008). Chimie: la science centrale. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Prentice Hall.
- Petrucci, R. H. (2011). Chimie générale: principes et applications modernes (vol. 10). Toronto: Pearson Canada.
- Bifano, C. (2018). Le monde de la chimie Caracas: Fondation Polaire.
- Bellandi, F et Reyes, M & Fontal, B et Suárez, T & Contreras, R. (2004). Les éléments chimiques et leur périodicité. Mérida: Université des Andes, VIe école vénézuélienne d'enseignement de la chimie.
- Qu'est-ce que la périodicité? Révisez vos concepts de chimie. (2018). PenséeCo. Récupéré le 3 février 2018, de https://www.thoughtco.com/definition-of-periodicity-604600