BTS CICN A.1.1 : La classification périodique

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1 BTS CICN A.1.1 : La classification périodique

2 I. La classification périodique
Approche historique de la classification

3 Commençons par ranger les éléments par ordre croissant de masse.
Si Silicium Masse at. : 28 Ion stable : n.c. Oxyde : SiO2 Hydrure : SiH4 P Phosphore Masse at. : 31 Ion stable : P3- Oxyde : P2O5 Hydrure : PH3 Cl Chlore Masse at. : 35,5 Ion stable : Cl- Oxyde : n.c. Hydrure : ClH O Oxygène Masse at. : 16 Ion stable : O2- Oxyde : O2 Hydrure : OH2 C Carbone Masse at. : 12 Ion stable : n.c. Oxyde : CO2 Hydrure : CH4 Br Brome Masse at. : 80 Ion stable : Br- Oxyde : n.c. Hydrure : BrH Mg Magnésium Masse at. : 24,3 Ion stable : Mg2+ Oxyde : MgO Hydrure : MgH2 B Bore Masse at. : 10,8 Ion stable : B3+ Oxyde : B2O3 Hydrure : BH3 Se Sélénium Masse at. : 79 Ion stable : Se2- Oxyde : SeO2 Hydrure : SeH2 N Azote Masse at. : 14 Ion stable : N3- Oxyde : NO2 Hydrure : NH3 Na Sodium Masse at. : 23 Ion stable : Na+ Oxyde : Na2O Hydrure : NaH Al Aluminium Masse at. : 27 Ion stable : Al3+ Oxyde : Al2O3 Hydrure : AlH3 S Soufre Masse at. : 32 Ion stable : S2- Oxyde : SO2 Hydrure : SH2 F Fluor Masse at. : 19 Ion stable : F- Oxyde : n.c. Hydrure : FH As Azote Masse at. : 75 Ion stable : As3- Oxyde : As2O5 Hydrure : AsH3 H Hydrogène Masse at. : 1 Ion stable : H+ Oxyde : H2O Hydrure : H2 Be Béryllium Masse at. : 9 Ion stable : Be2+ Oxyde : BeO Hydrure : BeH2 Ca Calcium Masse at. : 40 Ion stable : Ca2+ Oxyde : CaO Hydrure : CaH2 Li Lithium Masse at. : 7 Ion stable : Li+ Oxyde : Li2O Hydrure : LiH K Potassium Masse at. : 39 Ion stable : K+ Oxyde : K2O Hydrure : KH

4 H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca As Se Br
Hydrogène Masse at. : 1 Ion stable : H+ Oxyde : H2O Hydrure : H2 Li Lithium Masse at. : 7 Ion stable : Li+ Oxyde : Li2O Hydrure : LiH Be Béryllium Masse at. : 9 Ion stable : Be2+ Oxyde : BeO Hydrure : BeH2 B Bore Masse at. : 10,8 Ion stable : B3+ Oxyde : B2O3 Hydrure : BH3 C Carbone Masse at. : 12 Ion stable : n.c. Oxyde : CO2 Hydrure : CH4 N Azote Masse at. : 14 Ion stable : N3- Oxyde : NO2 Hydrure : NH3 O Oxygène Masse at. : 16 Ion stable : O2- Oxyde : O2 Hydrure : OH2 F Fluor Masse at. : 19 Ion stable : F- Oxyde : n.c. Hydrure : FH Na Sodium Masse at. : 23 Ion stable : Na+ Oxyde : Na2O Hydrure : NaH Mg Magnésium Masse at. : 24,3 Ion stable : Mg2+ Oxyde : MgO Hydrure : MgH2 Al Aluminium Masse at. : 27 Ion stable : Al3+ Oxyde : Al2O3 Hydrure : AlH3 Si Silicium Masse at. : 28 Ion stable : n.c. Oxyde : SiO2 Hydrure : SiH4 P Phosphore Masse at. : 31 Ion stable : P3- Oxyde : P2O5 Hydrure : PH3 S Soufre Masse at. : 32 Ion stable : S2- Oxyde : SO2 Hydrure : SH2 Cl Chlore Masse at. : 35,5 Ion stable : Cl- Oxyde : n.c. Hydrure : ClH K Potassium Masse at. : 39 Ion stable : K+ Oxyde : K2O Hydrure : KH Ca Calcium Masse at. : 40 Ion stable : Ca2+ Oxyde : CaO Hydrure : CaH2 As Azote Masse at. : 75 Ion stable : As3- Oxyde : As2O5 Hydrure : AsH3 Se Sélénium Masse at. : 79 Ion stable : Se2- Oxyde : SeO2 Hydrure : SeH2 Br Brome Masse at. : 80 Ion stable : Br- Oxyde : n.c. Hydrure : BrH Je vais maintenant repérer les triades d’éléments ayant des propriétés chimiques similaires

5 H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca As Se Br
Hydrogène Masse at. : 1 Ion stable : H+ Oxyde : H2O Hydrure : H2 Li Lithium Masse at. : 7 Ion stable : Li+ Oxyde : Li2O Hydrure : LiH Be Béryllium Masse at. : 9 Ion stable : Be2+ Oxyde : BeO Hydrure : BeH2 B Bore Masse at. : 10,8 Ion stable : B3+ Oxyde : B2O3 Hydrure : BH3 C Carbone Masse at. : 12 Ion stable : n.c. Oxyde : CO2 Hydrure : CH4 N Azote Masse at. : 14 Ion stable : N3- Oxyde : NO2 Hydrure : NH3 O Oxygène Masse at. : 16 Ion stable : O2- Oxyde : O2 Hydrure : OH2 F Fluor Masse at. : 19 Ion stable : F- Oxyde : n.c. Hydrure : FH Na Sodium Masse at. : 23 Ion stable : Na+ Oxyde : Na2O Hydrure : NaH Mg Magnésium Masse at. : 24,3 Ion stable : Mg2+ Oxyde : MgO Hydrure : MgH2 Al Aluminium Masse at. : 27 Ion stable : Al3+ Oxyde : Al2O3 Hydrure : AlH3 Si Silicium Masse at. : 28 Ion stable : n.c. Oxyde : SiO2 Hydrure : SiH4 P Phosphore Masse at. : 31 Ion stable : P3- Oxyde : P2O5 Hydrure : PH3 S Soufre Masse at. : 32 Ion stable : S2- Oxyde : SO2 Hydrure : SH2 Cl Chlore Masse at. : 35,5 Ion stable : Cl- Oxyde : n.c. Hydrure : ClH K Potassium Masse at. : 39 Ion stable : K+ Oxyde : K2O Hydrure : KH Ca Calcium Masse at. : 40 Ion stable : Ca2+ Oxyde : CaO Hydrure : CaH2 As Azote Masse at. : 75 Ion stable : As3- Oxyde : As2O5 Hydrure : AsH3 Se Sélénium Masse at. : 79 Ion stable : Se2- Oxyde : SeO2 Hydrure : SeH2 Br Brome Masse at. : 80 Ion stable : Br- Oxyde : n.c. Hydrure : BrH Tout en conservant l’ordre précédent, je regroupe dans une même colonne les éléments d’une « triade »

6 Découverte des gaz rares par Ramsay (1898)
H Hydrogène Masse at. : 1 Ion stable : H+ Oxyde : H2O Hydrure : H2 He Hélium Masse at. : 4 Ion stable : - Oxyde : inerte Hydrure : inerte Découverte des gaz rares par Ramsay (1898) Ga Gallium Masse at. : 69,6 Ion stable : Ga3+ Oxyde : Ga2O3 Hydrure : GaH3 Lecoq (1875) Germanium Winkler (1886) Ge Masse at. : 72,6 Ion stable : Ge2+ Oxyde : GeO2 Hydrure : GeH4 Li Lithium Masse at. : 7 Ion stable : Li+ Oxyde : Li2O Hydrure : LiH Be Béryllium Masse at. : 9 Ion stable : Be2+ Oxyde : BeO Hydrure : BeH2 B Bore Masse at. : 10,8 Ion stable : B3+ Oxyde : B2O3 Hydrure : BH3 C Carbone Masse at. : 12 Ion stable : n.c. Oxyde : CO2 Hydrure : CH4 N Azote Masse at. : 14 Ion stable : N3- Oxyde : NO2 Hydrure : NH3 O Oxygène Masse at. : 16 Ion stable : O2- Oxyde : O2 Hydrure : OH2 F Fluor Masse at. : 19 Ion stable : F- Oxyde : n.c. Hydrure : FH Ne Fluor Masse at. : 20,2 Ion stable : - Oxyde : inerte Hydrure : inerte Na Sodium Masse at. : 23 Ion stable : Na+ Oxyde : Na2O Hydrure : NaH Mg Magnésium Masse at. : 24,3 Ion stable : Mg2+ Oxyde : MgO Hydrure : MgH2 Al Aluminium Masse at. : 27 Ion stable : Al3+ Oxyde : Al2O3 Hydrure : AlH3 Si Silicium Masse at. : 28 Ion stable : n.c. Oxyde : SiO2 Hydrure : SiH4 P Phosphore Masse at. : 31 Ion stable : P3- Oxyde : P2O5 Hydrure : PH3 S Soufre Masse at. : 32 Ion stable : S2- Oxyde : SO2 Hydrure : SH2 Cl Chlore Masse at. : 35,5 Ion stable : Cl- Oxyde : n.c. Hydrure : ClH Ar Argon Masse at. : 40 Ion stable : - Oxyde : inerte Hydrure : inerte K Potassium Masse at. : 39 Ion stable : K+ Oxyde : K2O Hydrure : KH Ca Calcium Masse at. : 40 Ion stable : Ca2+ Oxyde : CaO Hydrure : CaH2 ? ? As Azote Masse at. : 75 Ion stable : As3- Oxyde : As2O5 Hydrure : AsH3 Se Sélénium Masse at. : 79 Ion stable : Se2- Oxyde : SeO2 Hydrure : SeH2 Br Brome Masse at. : 80 Ion stable : Br- Oxyde : n.c. Hydrure : BrH Kr Krypton Masse at. : 83,8 Ion stable : - Oxyde : inerte Hydrure : inerte

7 I. La classification périodique
Approche historique de la classification Depuis la publication de la première classification en 1870, le tableau a évolué afin d’integrer les nouveau éléments mais les principes établis par Mendeleïev sont encore d’actualité. On a même laissé de la place pour les éléments qui restent à isoler.

8 I. La classification périodique
Approche moderne de la classification 1. Rappel sur la structure des atomes Un atome est constitué d’un noyau chargé positivement autour duquel tournent des électrons chargés négativement. Le diamètre du noyau est de l’ordre du femtomètre (10-15 m). Il est fois plus petit que l’atome (10-10 m) mais en constitue 99,98% de la masse.

9 I. La classification périodique
Approche moderne de la classification 2. Le noyau Les nucléons, nombre de nucléon A. Les protons, charge, numéro atomique Z. Les neutrons, proportion dans le noyau, isotopes. Représentation symbolique d’un élément chimique.

10 I. La classification périodique
Approche moderne de la classification 3. Les électrons Charge, masse. Le nuage électronique. Anions, cations, atomes. C’est la répartition des électrons autour du noyau qui gouverne la réactivité chimique d’un élément.

11 I. La classification périodique
Application Compléter les blancs ainsi que la représentation symbolique de l’élément : Déterminer la masse d’un atome d’hydrogène 1 1 𝐻 à partir des données ci-dessous. Quelle est l’erreur relative si on néglige la masse des électrons ? Combien d’atomes d’hydrogène trouve-t-on dans 1 g d’hydrogène ? Masse proton : 1,672 x10-27 kg ; Masse neutron : 1,675 x kg ; Masse électron : 9,109 x kg Protons 3 7 𝐿𝑖 neutre 9 𝐹 8 18 𝑂 2− Neutrons 10 Electrons 59 𝑁𝑖 11 𝑁𝑎 𝐴𝑙 3+ 23 14 28

12 I. La classification périodique
Approche moderne de la classification 4. Répartition des électrons autour du noyau Le modèle des orbitales atomiques. Capacités des orbitales atomiques s,p,d Configuration électronique d’un élément (ex 11Na et 50Sn) Cas des ions (ex Na+ et Sn4+) Application : Déterminer la configuration électronique de l’ion 𝑀𝑔 2+ dans son état fondamental. Electrons de valence

13 I. La classification périodique
Approche moderne de la classification 5. Configuration électronique et classification

14 A préparer pour s’entrainer
Ecrire les configurations électroniques des atomes et ions suivants dans leur état fondamental : 2He 4Be2+ 5B 8O2- 20Ca2+ 22Ti 25Mn2+ 47Ag+ L’isotope le plus abondant du fer est le fer 56 ( 56 𝐹𝑒 ). Rappeler ce que sont des isotopes. A l’aide du tableau périodique fourni page précédente, déterminer le numéro atomique du fer et en déduire la composition du noyau de fer 56. On donne différentes configurations électroniques envisageables pour un même ion du fer. Préciser laquelle correspond à l’état fondamental, laquelle correspond à un état excité et laquelle est interdite. Justifier brièvement. 1s22s22p63s23p64s13d4 1s22s22p63s23p64s03d5 1s22s22p63s23p74s03d4 Donner la représentation symbolique complète de cet ion du fer 56

15 I. La classification périodique
Evolutions des propriétés dans la classification 1. Etat physique et propriétés des corps pur simples Corps pur simple Composés gazeux Métaux alcalins et alcalino-terreux Métaux BO : Distinguer métaux et non-métaux, connaitre leurs position respective dans le TP

16 I. La classification périodique
Evolutions des propriétés dans la classification 2. Evolution des propriétés dans la classification a. Masse molaire Rappel : mole et masse molaire Pourquoi la plupart des masses molaires ne sont-elles pas des nombres entiers ? Application : Le chlore est essentiellement présent sous forme de deux isotopes, le chlore 35 (76%) et le chlore 37 (24%). Déterminer le nombre moyen de nucléons par atome de chlore dans un échantillon quelconque. Comparer à la masse molaire du chlore (M = 35,5 g.mol-1) Commenter l’évolution des masse molaires dans la classification.

17 I. La classification périodique
Evolutions des propriétés dans la classification 2. Evolution des propriétés dans la classification b. Rayon atomiques Comment évoluent les rayons atomiques des éléments ? Sur une ligne Sur une colonne Interprétation : rayons atomiques des métaux

18 I. La classification périodique
Evolutions des propriétés dans la classification 2. Evolution des propriétés dans la classification d. Electronégativité Définition Comment évoluent les électronégativités des éléments ? Sur une ligne Sur une colonne Comparer cette évolution à celle du rayon.