Comment et pourquoi ranger les éléménts chimiques dans une classification périodique ?

Chapitre 4 : Comment et pourquoi ranger les éléménts chimiques dans une classification périodique ?  

[pic 1]

1. Comment se répartissent les électrons d’un atome ou d’un ion monoatomique ?

[pic 2]Les électrons d’un atome ou d’un ion monoatomique se répartissent autour de l’atome sur des couches et des sous-couches (ou Orbitales Atomiques) qui représentent des niveaux d’énergie dits quantiques. Il n’est en réalité pas possible de connaitre la position exacte des électrons qui tournent autour du noyau mais seulement de prédire leur localisation dans ces volumes, avec une probabilité de présence de 95%.

Chaque couche n ( n = 1, 2, 3, 4…) peut accueillir des électrons sur des sous-couches s, p, d ou f. En classe de seconde nous nous limiterons aux sous-couches s et p.

Chaque sous-couche ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons.[pic 3]

1. Règles d’écriture de la configuration électronique d’un atome.

1) Dans l’état le plus stable, dit état fondamental, d’un atome ou d’un ion monoatomique, les électrons remplissent les différentes sous couches en obéissant à la règle de Klechkowski :

[pic 4]

- Les électrons se repartissent dans les sous couches selon un ordre déterminé : 1𝑠 → 2𝑠 → 2𝑝 → 3𝑠 → 3𝑝 𝑒𝑡𝑐 ...

- Lorsqu’une sous couche est pleine ou saturée, les électrons restants occupent la sous-couche suivante puis si nécessaire celle d’après

[pic 5]

2) La configuration électronique d’un atome dans son état fondamental indique la répartition des électrons en précisant le numéro de la couche n suivi du nom de la sous-couche (s ou p) puis du nombre d’électrons dans cette sous-couche

3) Les électrons appartenant à la dernière couche électronique d’un atome dans son état fondamental sont appelés électrons de valence. [pic 6]

L’atome d’argon Ar possède ainsi 2 + 6 = 8 électrons de valence sur sa 3ème couche.

4) Une couche est dite saturée, lorsqu’elle ne peut plus accepter d’électrons supplémentaires sur ses sous couches s et p.

1. Application : indiquez la configuration électronique de chacun des éléments.

Rappel : le nombre d’électrons d’un atome dans son état fondamental est donné par son numéro atomique Z. Un atome est électriquement neutre et contient donc Z protons et Z électrons.

1. [pic 7][pic 8]TP : Comment a été établie la classification périodique des éléments ?[pic 9][pic 10]

Doc.3. Tableau de données.

Utiliser les docs. 1, 2 et 3 pour répondre aux questions des parties A et B suivantes.

1.  La démarche de Mendeleïev.

1. Comment détermine-t-on le symbole d’un élément chimique ?
2. Quelle est la caractéristique électrique d’un atome ?
3. Combien d’éléments Mendeleïev avait-il classé ? Selon quel(s) critère(s) ?
4. Vous disposez d’un jeu de cartes (doc.3 en annexe). Chaque carte représente un élément chimique ainsi que des renseignements sur ses propriétés chimiques.

Réaliser une classification, à l’aide de ce jeu de cartes en utilisant les critères utilisés par Mendeleïev. Pour cela, placer les cartes sur la table en prenant pour modèle le tableau ci-dessous (il ne doit pas y avoir plus de 8 éléments sur une même ligne). Après avoir classé chaque élément, indiquer, sur le tableau ci-dessous, le nom de l’élément ainsi classé.

1. La classification périodique actuelle.

1)        Donner le nom et la définition de Z.

2)        Ecrire sur chaque carte le nombre Z et la structure électronique de chaque élément.