Définition du tableau périodique

Le tableau périodique est un tableau représentant tous les éléments chimiques, ordonnés par numéro atomique croissant et organisés en fonction de leur configuration électronique. La configuration électronique des éléments sous-tend leurs propriétés chimiques. Il est également appelé classification périodique des éléments ou encore la table de Mendeleïev,

Il a été mis au point par le chimiste russe Dmitri Mendeleïev en 1869. Il depuis lors connu de nombreux réajustements pour aboutir à la forme qui s’utilise aujourd’hui. Dans sa forme actuelle, le tableau périodique comporte 7 périodes et 18 colonnes.

L'idée de classer les éléments dans un tableau a commencé avec le chimiste allemand Johann Wolfgang Döbereiner au début du XIXe siècle. il fut le premier a imaginer un regroupement des éléments chimiques entre eux. Selon lui, certains éléments présentent des propriétés chimiques qui peuvent être comparables, ce qui lui amène à essayer de les associer en triade.

Au milieu du XIXe siècle, apparaît le géologue Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois, il classe pour la première fois les éléments selon leur masse atomique. Il utilisa malheureusement des termes peu communs, ce qui fait que sa découverte reste peu relayée.

Après Alexandre-Émile, John Alexander Reina Newlands publia le premier un tableau périodique des éléments et le compléta par son hypothèse de la loi des octaves : les propriétés chimiques des éléments se répètent toutes les 8 fois. Mais c'est réellement un autre scientifique qui va révolutionner la classification des éléments, c'est Dmitri Ivanovitch Mendeleïev .

Importance du tableau périodique

Depuis sa mise au point, le tableau périodique continue à être un instrument relevant dans la comparaison entre les éléments chimiques. Il permet d'étudier rationnellement la grande variété des substances présentes dans la nature. Il permet aussi d’unifier les connaissances sur ces substances et facilite la compréhension des groupes auxquels ils appartiennent, en déterminant la relation entre leurs propriétés chimiques et leur structure atomique. Il est également important dans la prévision des formules des composés ainsi que les types des liaisons pouvant les unir dans une molécule.

Le tableau périodique fournit un certain nombre de renseignements sur les matières tels que la masse atomique, le rayon atomique, la configuration électronique, entre autres.

Le tableau périodique de Dmitri Mendeleïev

Le tableau proposé par Dimitri Ivanovitch Mendeleïev faisait le classement par masse atomique (M) croissante des 63 éléments connus jusqu’alors. Il était également caractéristique par l’inversion de quelques éléments, de manière à placer en colonnes les éléments aux propriétés chimiques voisines, par exemple Iode I et Tellure Te. Dans le tableau de Mendeleïev certaines cases étaient laissées vides pour être remplies par des éléments encore inconnus.

Classification périodique des éléments sous sa forme actuelle

Dans la classification actuelle, on dénombre 7 périodes dont chacune est associée à un nombre quantique n : la n-ième ligne débute par le remplissage de l’orbitale ns et se termine lorsque la sous-couche np est remplie. On dénombre également 18 colonnes dont chacune rassemble les éléments de même configuration électronique de valence.

Structure du tableau périodique

Le tableau périodique se structure en trois régions : les métaux, les non-métaux et les métalloïdes. Dans cette structure, les éléments appartenant à la même région partagent des propriétés physiques et chimiques communes.

Les métaux constituent les éléments majoritaire du tableau périodique. Ils occupent la partie gauche de la ligne allant du bore (B)à l’astate (At). À l’exception du mercure (Hg), tous les métaux sont solides à la température de la pièce. La majorité des métaux réagissent avec les acides et ils sont ductiles, malléables et luisants. Ils sont aussi des bons conducteurs d«électricité.

Les non-métaux sont placé dans la partie droite du tableau. Ils sont des propriétés très variées et différentes à celles des métaux. Ils sont ternes, mauvais conducteurs de l’électricité et de la chaleur. Ils ne sont pas ductiles.

Les métalloïdes sont des éléments qui se rapprochent des métaux. La dénomination métalloïdes signifie “semblable aux métaux”. Ils se localisent tout au long de la frontière du tableau, en forme de escalier et séparent les métaux des non-métaux. Ils partagent certaines propriétés des métaux comme par exemple la conduction d’électricité.

Outre les trois régions, on retrouve aussi des périodes et des familles. Les périodes sont formées par les rangées horizontales dans lesquelles les électrons des éléments sont distribués sur un même nombre de couches électroniques, nombre donné par le numéro de période. Au fur et à mesure que le numéro atomique augmente dans la période, le rayon de l’atome et les propriétés métalliques diminuent.

Les familles sont de leur côté, formées par les colonnes verticales. Les éléments de la même famille présentent des propriétés similaires, ce qui se justifie par leur configuration électronique. En outre, les éléments d’une même famille ont le même nombre d’électrons de valence, qui correspond au numéro de la famille.

Au fur et à mesure que le numéro atomique augmente dans la famille, le rayon de l’atome aussi augmente et l’énergie d’ionisation diminue. Il existe quatre principales familles suivantes: les alcalins, les alcalino-terreux, les gaz inertes et les halogènes.

Les alcalins sont des métaux mous, légers et d'aspect argenté. Ils n'existent pas à l'état pur dans la nature; ils sont toujours combinés à d'autres éléments. Ils sont aussi caractéristiques par leur très grande réactivité aux non-métaux et à l’eau. Avec l’eau, ils forment des alcalis d’où le nom d’alcalins. Ils se situent à se situent à l'extrême gauche du tableau de classification périodique.

Les alcalino-terreux présentent des propriétés semblables aux alcalins sauf qu’ils sont plus durs et moins réactifs que ces derniers. se situent à droite de la famille des alcalins.

Les gaz inertes ou gaz rares sont caractéristiques par une réactivité chimique quasi nulle aux autres éléments. Ils jouissent d’une très grande stabilité chimique à cause de leurs couches électroniques saturées. Ils se situent dans la dernière colonne du tableau

Les halogènes sont caractéristiques par leur forte réactivité, ce qui fait qu’on ne rencontre qu’à l’état combiné dans la nature. Ils forment des sels avec les alcalins d’où le nom grec “halogène” signifiant “générateurs de sels”. Ils se situent dans la colonne à gauche des gaz inertes.

L'hydrogène n’appartient à aucune famille chimique. Il se comporte comme un alcalin et parfois, comme un halogène. Il se trouve au-dessus de la famille des alcalins.