COURS DE structure de la matière (Module Ph 13) 5 COURS DE  structure de la matière (Module Ph 13) 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 5) La classification périodique des éléments Classement des éléments Les familles Variation des masses atomiques Variation des rayons atomiques Variation des potentiels d’ionisation Variation de l’électronégativité Variation des rayons de valence 3) Les atomes polyélectroniques L’atome polyélectronique Règles de remplissage des couches et sous- couches Règles de Slater 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 Classement des éléments Depuis l’Antiquité, quelques éléments étaient connus, certains pouvant être trouvés à l’état natif. Au Moyen-âge, d’autres éléments furent découverts. Vers 1700 on connaissait ainsi 32 éléments. L’invention de la pile par Volta en 1799-1800 a permis d’isoler de nombreux éléments 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 Depuis l’Antiquité, quelques éléments étaient connus, certains pouvant être trouvés à l’état natif. 2 Cu S Sn Ag C Fe Pb Au Hg 3 P Sb As 4 5 6 L 7 A L A 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 Bi Pt Ni Mn H Cl Te Zr Mo O N Be Zn Co Ti Cr W U Au cours des années 1700 une vingtaine d’éléments nouveaux sont identifiés 2 Cu S Sn Ag C Fe Pb Au Hg 3 P Sb As 4 5 6 L 7 A L A 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 En 1869, lorsque Mendeleïev a proposé sa classification, on connaissait 63 éléments. Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (en russe : Дми́трий Ива́нович Менделе́ев), (1834  1907 ) chimiste russe. Il est principalement connu pour son travail sur la classification périodique des éléments, publié en 1869 appelée aussi tableau de Mendeleïev. Il déclara que les éléments chimiques pouvaient être arrangés selon un modèle qui permettait de prévoir les propriétés des éléments non encore découverts. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5 1 Pt Ni Mn H Cl Te Zr Mo O N Be Zn Co Ti Cr W U 2 Er Tb La Ce Th Ir Pd Ru Rh Os Na Mg Rb Sr Li K Ca Cs Ba Y Nb V Ta Al Si B I Se Br Cd In Tl Cu S Sn Ag C Fe Pb Au Hg 3 P Sb As 4 5 6 L Bi 7 A L A 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 5 K 39 Te 128 Sr 87 Di 138 Mn 55 Ce 140 Cs 133 Yt 88 Si 28 Co 59 Ru 104 Au 199 P 31 Fe 56 Nb 94 Sn 118 As 75 Hg 200 Al 27,3 Na 23 S 32 Rh 104 Zr 90 Pt 198 La 180 Ba 137 Se 78 V 51 Ca 40 Cd 112 Fa 182 Pd 106 Pb 207 Rb 85 U 240 W 184 O 16 Th 231 Sb 122 Br 80 I 127 Mo 96 Bi 208 Ti 48 Ni 59 Cl 35,5 Er 178 In 113 Tl 204 Ag 108 Mg 24 Ir 197 Zn 65 Cr 52 F 19 Cu 63 Os 195 N 14 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 5 K 39 Te 128 Sr 87 Di 138 Mn 55 Ce 140 Cs 133 Yt 88 Si 28 Co 59 Ru 104 Au 199 P 31 Fe 56 Nb 94 Sn 118 As 75 Hg 200 Al 27,3 Na 23 S 32 Rh 104 Zr 90 Pt 198 La 180 Ba 137 Se 78 V 51 Ca 40 Cd 112 Fa 182 Pd 106 Pb 207 Rb 85 U 240 W 184 O 16 Th 231 Sb 122 Br 80 I 127 Mo 96 Bi 208 Ti 48 Ni 59 Cl 35,5 Er 178 In 113 Tl 204 Ag 108 Mg 24 Ir 197 Zn 65 Cr 52 F 19 Cu 63 Os 195 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 5 K 39 Te 128 Sr 87 Di 138 Mn 55 Ce 140 Cs 133 Yt 88 Si 28 Co 59 Ru 104 Au 199 P 31 Fe 56 Nb 94 Sn 118 As 75 Hg 200 Al 27,3 Na 23 S 32 Rh 104 Zr 90 Pt 198 La 180 Ba 137 Se 78 V 51 Ca 40 Cd 112 Fa 182 Pd 106 Pb 207 Rb 85 U 240 W 184 Th 231 Sb 122 Br 80 I 127 Mo 96 Bi 208 Ti 48 Ni 59 Cl 35,5 Er 178 In 113 Tl 204 Ag 108 Mg 24 Ir 197 Zn 65 Cr 52 F 19 Cu 63 Os 195 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 5 K 39 Te 128 Sr 87 Di 138 Mn 55 Ce 140 Cs 133 Yt 88 Si 28 Co 59 Ru 104 Au 199 P 31 Fe 56 Nb 94 Sn 118 As 75 Hg 200 Al 27,3 Na 23 S 32 Rh 104 Zr 90 Pt 198 La 180 Ba 137 Se 78 V 51 Ca 40 Cd 112 Fa 182 Pd 106 Pb 207 Rb 85 U 240 W 184 Th 231 Sb 122 Br 80 I 127 Mo 96 Bi 208 Ti 48 Ni 59 Cl 35,5 Er 178 In 113 Tl 204 Ag 108 Mg 24 Ir 197 Zn 65 Cr 52 Cu 63 Os 195 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 5 K 39 Te 128 Sr 87 Di 138 Mn 55 Ce 140 Cs 133 Yt 88 Si 28 Co 59 Ru 104 Au 199 P 31 Fe 56 Nb 94 Sn 118 As 75 Hg 200 Al 27,3 S 32 Rh 104 Zr 90 Pt 198 La 180 Ba 137 Se 78 V 51 Ca 40 Cd 112 Fa 182 Pd 106 Pb 207 Rb 85 U 240 W 184 Th 231 Sb 122 Br 80 I 127 Mo 96 Bi 208 Ti 48 Ni 59 Cl 35,5 Er 178 In 113 Tl 204 Ag 108 Mg 24 Ir 197 Zn 65 Cr 52 Cu 63 Os 195 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 Mg 24 5 K 39 Te 128 Sr 87 Di 138 Mn 55 Ce 140 Cs 133 Yt 88 Si 28 Co 59 Ru 104 Au 199 P 31 Fe 56 Nb 94 Sn 118 As 75 Hg 200 Al 27,3 S 32 Rh 104 Zr 90 Pt 198 La 180 Ba 137 Se 78 V 51 Ca 40 Cd 112 Fa 182 Pd 106 Pb 207 Rb 85 U 240 W 184 Th 231 Sb 122 Br 80 I 127 Mo 96 Bi 208 Ti 48 Ni 59 Cl 35,5 Er 178 In 113 Tl 204 Ag 108 Ir 197 Zn 65 Cr 52 Cu 63 Os 195 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 Mg 24 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 K 39 Ca 40 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 63 Zn 65 As 75 Se 78 Br 80 Rb 85 Sr 87 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh 104 Pd 106 Ag 108 Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 I 127 Te 128 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Th 231 U 240 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Th 231 H 1 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Br 80 As 75 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 Se 78 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh Pd 106 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 U 240 Les éléments sont maintenant classés par ordre de masse croissante. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 b) Les familles Depuis longtemps, les chimistes ont constaté que certains éléments avaient les mêmes propriétés chimiques . On peut alors les classer en « familles ». Afin de prolonger ce classement sommaire, Mendeleïev utilise ses connaissances de chimiste : certains éléments présentent des similarités de réactivité, ce qui a déjà amené les chimistes à créer des familles d’éléments. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 Mg 24 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 K 39 Ca 40 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 63 Zn 65 As 75 Se 78 Br 80 Rb 85 Sr 87 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh 104 Pd 106 Ag 108 Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 I 127 Te 128 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Th 231 U 240 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Th 231 H 1 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Br 80 As 75 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 Se 78 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh Pd 106 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 U 240 Certains éléments présentent une grande réactivité chimique à l’état solide, et semblent former des oxydes comparables. L’hydrogène partage une partie de ces caractéristiques : il sera proche de ces éléments sans faire partie de la même famille. C ’est un cas particulier. Certains éléments présentent une grande réactivité chimique à l’état solide, et semblent former des oxydes comparables. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Th 231 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Br 80 As 75 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 Se 78 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh Pd 106 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Ur 240 H 1 Une autre famille d’éléments présente d’autres similitudes de réactivité ... 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Th 231 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Br 80 As 75 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 Se 78 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh Pd 106 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Ur 240 H 1 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Th 231 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Br 80 As 75 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 Se 78 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh Pd 106 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Ur 240 H 1 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Th 231 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Br 80 As 75 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 Se 78 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh Pd 106 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Ur 240 H 1 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Th 231 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Br 80 As 75 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 Se 78 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 Ru 104 Rh Pd 106 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208 Ur 240 H 1 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Les éléments présentant les mêmes propriétés chimiques reviennent avec une certaine périodicité dans la liste des éléments classés par ordre de masse molaire croissante. On peut alors réorganiser cette liste sans changer l’ordre de masse croissante en mettant sur une même colonne les éléments ayant les mêmes propriétés. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Li 7 Na 23 K 39 Ca 40 Rb 85 Mg 24 Be 9,4 Sr 87 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 Yt 88 Zr 90 Nb 94 Ru 104 Ag 108 Cd 112 Cs 133 Ba 137 Di 138 Ce 140 Er 178 La 180 Fa 182 W 184 Os 195 Ir 197 Pt 198 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Th 231 Bi 208 U 240 Br 80 As 75 Se 78 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59 Ni Cu 63 Zn 65 H 1 Mo 96 Rh 104 Pd 106 Une zone vide de tout élément en début de classement peut étonner. Cette « irrégularité » sera plus tard expliquée lorsque la théorie de la structure de l’atome s’intéressera à la structure du cortège électronique de l’atome. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 Le génie de Mendeleïev a été de comprendre que son tableau lui permettait de prévoir l’existence et les propriétés de deux éléments inconnus jusqu’alors: le gallium et le germanium, ils furent découverts peu après entre 1895 et 1900 grâce aux travaux de Bunsen et Kirchhoff sur l’analyse spectrale. On notera l’absence d’éléments de la colonne 18 L’étude de la radioactivité par Becquerel en 1896 eut pour conséquence la découverte de nouveaux éléments. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 En hommage au travail de Mendeleïev, l’élément 101 porte son nom : Md : mendélévium. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 Pt Ni Mn H Cl Te Zr Mo O N Be Zn Co Ti Cr W U L : Lanthanides A : Actinides 2 Ir Pd Ru Rh Os Na Mg Rb Sr Li K Ca Cs Ba Y Nb V Ta Al Si B I Se Br Cd In Tl Cu S Sn Ag C Fe Pb Au Hg 3 P Sb As 4 Ga Ge 5 6 L Bi 7 A L Er Tb La Ce Th A 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 Pt Ni Mn H Cl Te Zr Mo O N Be Zn Co Ti Cr W U He Ar Xe Ne Kr 2 Pd Ru Rh Os Na Mg Rb Sr Li K Ca Cs Ba Y Nb V Ta Al Si B I Se Br Cd In Tl Sc Tm Dy Ho Yb Eu Gd Pr F Sm Nd Cu S Sn Ag C Fe Pb Au Hg 3 P Sb As 4 Ga Ge 5 6 L Ir Bi 7 A L La Ce Tb Er A Th 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 Pt Ni Mn H Cl Te Zr Mo O N Be Zn Co Ti Cr W U He Ar Xe Ne Kr Tm Dy Ho Yb Eu Gd Pr F Sm Nd He Ar Xe Ne Kr Tm Dy Ho Yb Eu Gd Pr F Sm Nd 2 Pd Ru Rh Os Na Mg Rb Sr Li K Ca Cs Ba Y Nb V Ta Al Si B I Se Br Cd In Tl Cu S Sn Ag C Fe Pb Au Hg 3 P Sb As 4 Sc Ga Ge 5 Tc Fr At Ra Po Hf Re Rn Lu Ac Pa Tc Fr At Ra Po Hf Re Rn Lu Ac Pa 6 L Ir Bi 7 A Uuh Uuq Uub Hs Mt Uun Uuu Rf Db Sg Bh Md Cf Es Fm No Bk Lr Uuh Uuq Uub Hs Mt Uun Uuu Rf Db Sg Bh Md Cf Es Fm No Bk Lr L La Ce Pm Np Pu Am Cm Pm Np Pu Am Cm Tb Er A Th 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Plusieurs classifications périodiques ont vu le jour. En hommage à son travail, l’élément de numéro atomique 101, créé en 1955, porte aujourd ’hui le nom de Mendélevium. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 Une classification en chinois. 27/03/2017 En hommage à son travail, l’élément de numéro atomique 101, créé en 1955, porte aujourd ’hui le nom de Mendélevium. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 Une classification en spirale. 27/03/2017 En hommage à son travail, l’élément de numéro atomique 101, créé en 1955, porte aujourd ’hui le nom de Mendélevium. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 http: //www.meta-synthesis.com Une classification en pyramide. En hommage à son travail, l’élément de numéro atomique 101, créé en 1955, porte aujourd ’hui le nom de Mendélevium. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

5 Une classification en 3 dimensions. 27/03/2017 En hommage à son travail, l’élément de numéro atomique 101, créé en 1955, porte aujourd ’hui le nom de Mendélevium. 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Lien : tableau périodique complet Cours SDM cinq\Tableau_périodique_des_éléments_détaillé.htm 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 On remarque en écrivant la structure électronique de chaque élément que : 1è ligne 1s (2) 2è ligne 2s 2p (8) 3è ligne 3s 3p 4è ligne 4s 3d 4p (18) 5è ligne 5s 4d 5p 6è ligne 6s 5d 6p (32) 7è ligne 7s 6d (19 ? ) 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Bloc s Bloc d Bloc p Ia IIa IIIb IVb Vb VIb VIIb VIII Ib IIb IIIa IVa Va VIa VIIa 1s1 1s2 2s1 2s2 2p1 2p2 2p3 2p4 2p5 2p6 3s1 3s2 3p1 3p2 3p3 3p4 3p5 3p6 4s1 4s2 3d1 3d2 3d3 3d4 3d5 3d6 3d7 3d8 3d9 3d10 4p1 4p2 4p3 4p4 4p5 4p6 5s1 5s2 4d1 4d2 4d3 4d4 4d5 4d6 4d7 4d8 4d9 4d10 5p1 5p2 5p3 5p4 5p5 5p6 6s1 6s2 5d1 5d2 5d3 5d4 5d5 5d6 5d7 5d8 5d9 5d10 6p1 6p2 6p3 6p4 6p5 6p6 7s1 7s2 6d1 6d2 6d3 Bloc f 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f8 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14 5f1 5f2 5f3 5f4 5f5 5f6 5f7 5f8 5f9 5f10 5f11 5f12 5f13 5f14 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Ia : les alcalins IIa : les alcalino-terreux IIIa : famille du bore IVa : famille du carbone Va : famille de l’azote VIa : famille de l’oxygène VIIa : famille des halogènes O : famille des gaz rares ou nobles Ces gaz sont très stables car leur dernière couche est saturée. Les éléments d sont appelés les métaux de transition, ou série de transition Les 4f sont les lanthanides (ou terres rares) Les 5f dont les actinides (ou éléments rares) 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 http://www.webelements.com/ 5 Ordre de remplissage des orbitales 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Tableau_périodique_des_éléments_détaillé_fichiers\Periodic%20Table.exe 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 Variation des masses atomiques 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Variation des rayons atomiques 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Ces rayons peuvent être calculés en utilisant les formules avec la méthode de Slater. Le rayon de l’orbite atomique ou de l’ atome est donné par la formule : 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Variation des premiers potentiels d’ionisation 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 L’énergie d’un électron i d’un atome donné est donnée par : L’énergie totale de tous les électrons est donc : pi représente le nombre d’électrons ayant l’énergie Ei 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 L’énergie d’ionisation E.I est l’énergie minimale qu’il faut fournir pour arracher un électron . X(g) → X+ +e- g : X étant en phase gazeuse L’énergie de première ionisation correspond à l’extraction d’un électron de la dernière sous-couche occupée. E.I(X) = E(X+ )-E(X(g)) 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Exercice d’application :   1. Calculer les énergies de l’atome de Lithium 3Li et de l’ion Li+ en déduire l’énergie de ionisation du lithium correspondant à la réaction Lig  Li+g + e- 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 3Li = 1s²2s1 calcul du coefficient d’écran pour un électron de l’orbitale atomique 2s 2s = 2x0,85 = 1,7 Z*eff2s = 3 - 2s = 1,3 Calcul du coefficient d’écran pour un électron de l’orbitale atomique 1s 1s = 1x0,31 = 0,31 Z*eff1s = 3 - 1s = 2,69 L’énergie d’un électron i d’un atome donné est donnée par : L’énergie totale de tous les électrons est donc : pi représente le nombre d’électrons ayant l’énergie Ei Calcul de l’énergie de l’électron sur l’orbitale atomique 2s E2s = -13,6 x 1,3² = -5,75 eV 2² Calcul de l’énergie de tous les électrons de l’orbitale atomique 2s E2s total = 1 x E2s = -5,75eV Calcul de l’énergie d’un électron sur l’orbitale atomique 1s E1s = -13,6 x 2,7² = -99,14 eV 1² Calcul de l’énergie de tous les électrons de l’orbitale atomique 1s E1s total = 2 x E1s = -198,28eV Calcul de l’énergie totale de tous les électrons ET(3Li) = -5,75-198,28 = -204,03eV 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 On refait le même calcul pour l’ion lithium Li+ =1s² Calcul du coefficient d’écran pour un électron de l’orbitale atomique 1s 1s = 1x0,3 = 0,3 Z*eff1s = 3 - 1s = 2,7 Calcul de l’énergie d’un électron sur l’orbitale atomique 1s E1s = -13,6 x 2,7² = -99,14 eV 1² Calcul de l’énergie totale de tous les électrons ET(3Li+) = -198,28 eV Energie d’ionisation  : ET(3Li+) - ET(3Li) = -198,28 + 204,03 = 5,75 eV Calculer l’écart relatif sachant que la valeur expérimentale de l’énergie d’ionisation est de 5,4eV Ecart relatif = 5,75 – 5,4 x 100 = 6,5% 5,4 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 Variation de l’électronégativité 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 L’énergie d’un électron i d’un atome donné est donnée par : L’énergie totale de tous les électrons est donc : pi représente le nombre d’électrons ayant l’énergie Ei 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 L’affinité électronique A.E est l’opposé de l’énergie mise en jeu lors de la réaction en phase gazeuse qui consiste à « tester » l’aptitude d’un atome à pouvoir capter un électron. X(g) + e- → X- g : X étant en phase gazeuse . A.E(X) = - (E(X- )-E(X(g)) ) 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Exercice d’application :   1. Calculer les énergies de l’atome de Lithium 3Li et de l’ion Li - en déduire l’affinité électronique du lithium correspondant à la réaction Lig + e-  Li -g 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 3Li = 1s²2s1 calcul du coefficient d’écran pour un électron de l’orbitale atomique 2s 2s = 2x0,85 = 1,7 Z*eff2s = 3 - 2s = 1,3 Calcul du coefficient d’écran pour un électron de l’orbitale atomique 1s 1s = 1x0,31 = 0,31 Z*eff1s = 3 - 1s = 2,69 L’énergie d’un électron i d’un atome donné est donnée par : L’énergie totale de tous les électrons est donc : pi représente le nombre d’électrons ayant l’énergie Ei Calcul de l’énergie de l’électron sur l’orbitale atomique 2s E2s = -13,6 x 1,3² = -5,75 eV 2² Calcul de l’énergie de tous les électrons de l’orbitale atomique 2s E2s total = 1 x E2s = -5,75eV Calcul de l’énergie d’un électron sur l’orbitale atomique 1s E1s = -13,6 x 2,7² = -99,14 eV 1² Calcul de l’énergie de tous les électrons de l’orbitale atomique 1s E1s total = 2 x E1s = -198,28eV Calcul de l’énergie totale de tous les électrons ET(3Li) = -5,75-198,28 = -204,03eV 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 On refait le même calcul pour l’ion lithium Li - Li- = 1s²2s2 calcul du coefficient d’écran pour un électron de l’orbitale atomique 2s 2s = 2x0,85 +1x0.35 = 2,05 Z*eff2s = 3 - 2s = 0,95 Calcul du coefficient d’écran pour un électron de l’orbitale atomique 1s 1s = 1x0,31 = 0,31 Z*eff1s = 3 - 1s = 2,69 Calcul de l’énergie de l’électron sur l’orbitale atomique 2s E2s = -13,6 x 0,95² = -3,07 eV 2² Calcul de l’énergie de tous les électrons de l’orbitale atomique 2s E2s total = 2 x E2s = -6,14 eV Calcul de l’énergie d’un électron sur l’orbitale atomique 1s E1s = -13,6 x 2,7² = -99,14 eV 1² Calcul de l’énergie de tous les électrons de l’orbitale atomique 1s E1s total = 2 x E1s = -198,28eV Calcul de l’énergie totale de tous les électrons de li- ET(3Li-) = -6,14-198,28 = -204,42eV Calcul de l’énergie totale de tous les électrons ET(3Li-) = -198,28 -6,14 = - 204,42 eV Affinité électronique   : ET(3Li-) - ET(3Li) = = - 204,42 eV + 204,03 = 0,40 eV Calculer l’écart relatif sachant que la valeur expérimentale de l’énergie d’ionisation est de 0,62 eV Ecart relatif = 0,6 – 0,4 x 100 0,6 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

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Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

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Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011

Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011 5 Fin de la leçon 5 27/03/2017 Cours de structure de la matière Ph 13 M. Bouguechal IPSA 2010-2011