Fiche de révision — TD 3 : Table périodique et propriétés des éléments

Introduction

La table périodique des éléments est un outil fondamental en chimie qui organise tous les éléments chimiques connus selon leurs propriétés. Elle permet d’établir des relations entre ceux-ci et de prédire leur comportement chimique et physique. Le TD 3 porte sur la structure de la table périodique et la relation entre la position d’un élément et ses propriétés. Cette fiche vous guide pas à pas dans la compréhension de ces concepts essentiels.

1. Structure de la table périodique

1.1 Organisation générale

La table périodique est organisée en lignes horizontales appelées périodes et en colonnes verticales appelées groupes ou familles.

Périodes : Il y a 7 périodes, correspondant au nombre de couches électroniques occupées.
Groupes : Il y a 18 groupes, les éléments d’un même groupe ont souvent des propriétés chimiques semblables.

Définition
Période : rangée horizontale de la table périodique correspondant à une couche électronique.
Groupe : colonne verticale d’éléments qui ont des propriétés chimiques similaires dues à la même configuration électronique externe.

1.2 Classification des éléments

Les éléments sont classés en trois grandes catégories :

Métaux (situés à gauche et au centre) : généralement bons conducteurs, malléables, brillants.
Non-métaux (à droite) : mauvais conducteurs, souvent isolants.
Métalloïdes (zone en escalier entre métaux et non-métaux) : propriétés intermédiaires.

2. Configuration électronique et position dans la table périodique

2.1 Règle principale

La position d’un élément dans la table périodique est directement liée à sa configuration électronique.

Le numéro atomique (Z) indique le nombre d’électrons.
Les électrons se placent dans les couches selon le principe de Aufbau : du plus bas en énergie (1s) au plus haut.

Par exemple, le sodium (Z=11) a la configuration :
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Il est dans la période 3 (3e couche) et dans le groupe 1 (1 électron dans la dernière couche).

2.2 Électrons de valence

Les électrons de la couche externe, appelés électrons de valence, déterminent les propriétés chimiques des éléments.

Les éléments d’un même groupe ont le même nombre d’électrons de valence.

Groupe	Nombre d’électrons de valence	Exemple d’éléments
1	1	Na, K
2	2	Mg, Ca
17	7	Cl, F
18	8 (sauf He qui en a 2)	Ne, Ar

3. Propriétés périodiques

3.1 Rayons atomiques

Le rayon atomique correspond à la taille d’un atome.

Variation dans une période : Le rayon diminue de gauche à droite, car le nombre de protons augmente, attirant plus fortement les électrons vers le noyau.
Variation dans un groupe : Le rayon augmente de haut en bas, car on ajoute une couche électronique.

[Diagramme]

3.2 Énergie d’ionisation

C’est l’énergie nécessaire pour retirer un électron d’un atome à l’état gazeux.

Dans une période : L’énergie d’ionisation augmente de gauche à droite (les électrons étant plus attirés).
Dans un groupe : Elle diminue de haut en bas (les électrons sont plus éloignés et moins attirés).

3.3 Électronégativité

C’est la capacité d’un atome à attirer les électrons dans une liaison chimique.

Elle augmente généralement de gauche à droite dans une période.
Elle diminue dans un groupe de haut en bas.

4. Les familles d’éléments et leurs propriétés

4.1 Les alcalins (Groupe 1)

Possèdent 1 électron de valence.
Très réactifs, surtout avec l’eau.
Exemples : Sodium (Na), Potassium (K).

4.2 Les alcalino-terreux (Groupe 2)

2 électrons de valence.
Moins réactifs que les alcalins.
Ex. : Calcium (Ca), Magnésium (Mg).

4.3 Les halogènes (Groupe 17)

7 électrons de valence.
Très réactifs, forment souvent des sels avec les alcalins.
Ex. : Chlore (Cl), Fluor (F).

4.4 Les gaz nobles (Groupe 18)

8 électrons de valence (couche complète).
Très peu réactifs, éléments stables.
Ex. : Néon (Ne), Argon (Ar).

5. Applications et importance de la table périodique

Permet de prédire les propriétés d’éléments inconnus.
Facilite la compréhension des réactions chimiques.
Outil clé pour les domaines de la chimie, la physique et même la biologie.

Synthèse des points clés

La table périodique est organisée en périodes (lignes) et groupes (colonnes).
La configuration électronique détermine la position et les propriétés des éléments.
Les propriétés périodiques (rayon atomique, énergie d’ionisation, électronégativité) varient de façon régulière dans la table.
Les éléments d’un même groupe ont des propriétés chimiques similaires dues aux électrons de valence identiques.
La compréhension de la table périodique est essentielle pour comprendre la chimie des éléments et leurs interactions.

Diagramme récapitulatif : relations entre position et propriétés