Le tableau périodique et Mendeleïev 


Le tableau périodique des éléments, appelé aussi parfois Tableau de Mendeleïev * regroupe les différents éléments en les classant selon leurs propriétés et leurs caractéristiques. En voici l'origine : 

I. L'histoire du tableau périodique et la classification de Mendeleïev :

1885 - Portrait de Dimitry Ivanovich Mendeleïev portant la robe professorale de l'université d'Edinburgh. 57.5 × 46 cm. The State Tretyakov Gallery, Moscow. Ilya Yefimovich Repin

Dès le début du 19ème siècle, la nécessité de pouvoir classer les éléments chimiques apparait, car ceux-ci deviennent de plus en plus nombreux. La découverte de nouvelles substances et de nouveaux éléments pousse les scientifique à essayer de les regrouper.

Les chimistes arrivent à mettre en évidence que toutes les substances contiennent un nombre restreint d'éléments chimiques, qui servent de briques de constructions pour élaborer ces substances.

Lothar Meyer, est l'un des premier à proposer un premier système de classification, en 1864. Il a classé les éléments en les regroupant selon le nombre maximum de liaison que chaque élément peut réaliser. Ce système était basé sur 28 éléments seulement, et ne permettait pas de prédire l'existence d'autres éléments et d'en deviner certaines propriétés (comme la masse, l'état physique, ...)

Dimitri Mendeleïv tenta de classer les éléments selon certaines de leurs propriétés. il a observé que les propriétés réapparaissaient de façon périodique lorsqu'il classait les éléments par masse croissante. A chaque retour d'une propriété, Mendeleïev indiquait celui-ci dans une autre ligne d'un tableau.

 La première version du tableau périodique qu'il proposa comportait 5 colonnes et 18 lignes (son tableau était vertical par-rapport à la version moderne). Son génie fût de laisser des cases vides dans son tableau lorsqu'un élément ne présentait pas les propriétés attendues. Il prédit ainsi l'existence d'autres éléments ayant des propriétés semblables aux autres de son groupe.

Le 6 mars 1869, Mendeleïev réalisa une présentation à la société russe de chimie, intitulée La dépendance entre les propriétés des masses atomiques des éléments, énonçant :

  1. "Les éléments, lorsqu'ils sont disposés selon leur masse atomique, montrent une périodicité apparente de leurs propriétés.
  2. Les éléments qui sont semblables en ce qui concerne leurs propriétés chimiques ont des masses atomiques qui sont peu éloignés ou proches de la même valeur (par exemple Pt, Ir, Os) ou qui augmentent régulièrement (par exemple K, Rb, Cs).
  3. L'arrangement des éléments, ou des groupes d'éléments dans l'ordre de leurs masses atomiques, correspond à leurs prétendues valences, aussi bien que, dans une certaine mesure, à leurs propriétés chimiques distinctives.
  4. Les éléments qui sont le plus largement représentés ont de petites masses atomiques.
  5. L'importance de la masse atomique détermine le caractère de l'élément, de même que l'importance de la molécule détermine le caractère d'un corps composé.
  6. Nous devons nous attendre à la découverte de nombreux éléments jusqu'ici inconnus. Par exemple des éléments analogues à l'aluminium et au silicium dont la masse atomique serait comprise entre 65 et 75.
  7. La masse atomique d'un élément peut parfois être modifiée par une connaissance de la masse de ses éléments contigus. Ainsi, le poids atomique du tellure doit se trouver entre 123 et 126, et ne peut pas être 128.
  8. Certaines propriétés caractéristiques des éléments peuvent être prévues à partir de leur masse atomique."

Mendeleïev, La dépendance entre les propriétés des masses atomiques des éléments, 1869

L'une des formes du tableau périodique de Mendeleïev, de la première version anglaise de son ouvrage de référence (1891, basé sur la 5e édition russe)

En 1913, la classification évolua une dernière fois. On s'aperçut que si l'on tient compte des propriétés chimiques des éléments naturels, les éléments ne doivent pas être classés selon leurs masses atomiques mais selon leurs numéros atomiques (nombre de protons de l'élément). C'est donc le nombre de protons qui détermine la nature de l'élément et une partie de ses propriétés.

 

II. Le tableau périodique des éléments

II.1. Structure générale

 

D'après la dernière version publiée par la IUPAC (22/06/2007) | réactualisé avec la désignation de l'élément 112, le 11/05

 

 

II.2. Les cases du tableau périodique

1. Légende :

en haut à gauche : le numéro atomique
au milieu : le symbole de l'élément
en bas, centré : la masse atomique relative de l'élément

Quelques moyens mnémotechniques :

Connaître la tableau périodique des éléments par cœur n'est pas d'une grande utilité. Toutefois, quelques trucs et astuces existent afin de mémoriser celui-ci. Voici quelques exemples :
   * période 2 :
Li Be B C N O F Ne

Lili Becta Bien Chez Notre Oncle Ferdinant Nestor

 * période 3 :
Na Mg Al Si P S Cl Ar

Napoléon Mangea Allégrement Six Poulets Sans Claquer d' Argent

D'autres trucs sont disponible sur wikipédia : http://fr.wikibooks.org/wiki/Liste_de_mn%C3%A9moniques#Tableau_p.C3.A9riodique_des_.C3.A9l.C3.A9ments  

 

2. Le numéro atomique (Z) :

Dans le tableau périodique, on peut observer qu'un nombre est inscrit dans le coin supérieur gauche de la case. Il s'agit du numéro atomique Z de l'atome. Ce nombre indique l'ordre de classement de l'atome dans le tableau, mais aussi le nombre de protons (charges positives) de l'atome et par conséquent le nombre d'électrons (charges négatives) de celui-ci, car l'atome est électriquement neutre.

exemple : L'atome d'hydrogène a le numéro atomique 1, ce qui signifie qu'il est le premier atome par ordre de complexité, qu'il possède un proton dans son noyau et un électron périphérique.

 

3. La masse atomique relative :

Celle-ci est indiquée également dans le tableau périodique, elle se trouve en dessous du symbole de l'élément, ainsi la masse atomique relative (qui se note Ar) de l'atome d'hydrogène est Ar = 1,0079 d'après ce tableau.

 

4. Synthèse : 

Remplace les différents éléments qui constitue une case du tableau périodique.

a.
b.
c.

Les colonnes du tableau périodique sont appelées familles et regroupent des éléments aux propriétés ressemblantes, les lignes horizontales sont appelées périodes.

Dans ce cours nous utiliserons non pas un tableau périodique version papier, mais un tableau interactif. Pour afficher les informations sur l'élément voulu, il suffit de cliquer dessus, et instantanément les informations le concernant apparaissent.

  1  

Cliquez sur l'élément dont vous voulez afficher les propriétés

        18
1 H 2 13 14 15 16 17 He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg 3 4 5 6 7 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs

Mt

Ds

Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
                                   
 

6 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu  
7 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr  
     

Nom de l'élément:

Répartition électronique :

Nombre atomique (Z):

Electronégativité (χ):

Masse atomique relative :

Point de fusion (T°):

Point d'ébullition (T°):

©  Miseur L.

Chimie.net et la cité des sciences de Paris te proposent de découvrir le tableau périodique autrement...

 

 Tableau périodique des éléments


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Les masses atomiques relatives

Quel est la masse atomique relative des éléments suivants (2 décimales) ? (en regardant dans le tableau ci-dessus, version interactive.)

1. Phosphore (P) :  Ar =   2. Calcium (Ca):    Ar =
3. Cuivre (Cu) :     Ar = 4. Mercure (Hg):    Ar =
5. Carbone (C) :    Ar =  

                                            

              

III. Illustrations de la périodicité des propriétés

La périodicité des propriétés physique ou chimique au sein du tableau périodique des éléments peut être observée de façon très visuelle lorsque celles-ci sont représentées sous forme graphique. Observer les évolutions au sein des périodes et la similitude de comportement entre les éléments d'une même famille.

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Applet java réalisée par C. Abraham - Intégrée à ce cours avec son aimable autorisation. (http://cabraham.ep.profweb.qc.ca

Il est intéressant de comparer les masses volumiques, points de fusion et d'ébullition des différents éléments afin de se rendre compte de la réelle évolution périodique des propriétés. Nous pouvons alors mettre en évidence la grande ingéniosité du système de classement choisi !

 

Copyright © 2000 -novembre 2014 |  Miseur Ludovic | www.educations.net | tous droits réservés |  remis à jour le : 09/11/14

Source à renseigner :
Miseur L., « La Chimie.net », <http://www.lachimie.net>, novembre 2014, visité le ....