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Mireille DEFRANCESCHI : Agrégée de chimie - Docteur d'état en sciences physiques
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Considérant que les propriétés des éléments chimiques ne sont pas le fruit du hasard et qu'elles varient de façon périodique en fonction de la masse atomique des éléments représentés, Dmitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907) décrivit entre 1869 et 1871 un tableau comportant huit colonnes, dans lesquelles étaient rassemblés des éléments possédant des propriétés voisines classés par ordre de masse atomique croissante de haut en bas et dix neuf lignes dans lesquelles les éléments étaient répartis par masse atomique croissante de gauche à droite. La disposition faisait que, dans une même colonne, ne figuraient que des éléments de propriétés chimiques voisines.
Cette classification périodique est différente de celle utilisée aujourd'hui mais similaire dans son principe : elle propose une classification systématique des éléments chimiques étroitement liée à la périodicité de leurs propriétés chimiques.
Le tableau périodique a connu de nombreux réajustements depuis la fin du XIXe siècle, il s'est enrichi d'éléments naturels inconnus à l'époque de Mendeleïev – mais que Mendeleïev avait prévus en laissant des cases vides dans son tableau –, d'éléments artificiels jusqu'à prendre la forme que nous lui connaissons aujourd'hui. C'est un classement universel, qui s'est enrichi de données physiques et auquel peuvent être rapportés tous les types de comportements physique et chimique des éléments. Actuellement, sa forme standard comporte 118 éléments, allant de 1H à 118Uuo.
Dans le tableau des éléments sont fournies diverses grandeurs physiques et chimiques, qui sont caractéristiques de l'élément. Ces grandeurs sont des valeurs de référence, c'est-à-dire qu'elles ont été normalisées par différentes organisations, comme l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA), aussi désignée par son nom anglais IUPAC, et le National Bureau of Standards (NBS) ou encore le Committee on Data for Science and Technology (CODATA). Ces grandeurs sont détaillées dans la suite.
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- Version archivée 1 de mai 2006 par Bernard VALEUR
- Version courante de mai 2013 par Mireille DEFRANCESCHI
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Conclusion4. Utilisations de la classification périodique
L'utilisation du tableau périodique permet de déterminer divers paramètres d'un atome, servant à l'étude des réactions chimiques. Tout l'intérêt de la classification est de regrouper les éléments en familles de composés aux propriétés proches, en les plaçant par similitude de configuration électronique, il est donc logique de retrouver dans un même groupe (colonne) des éléments aux propriétés analogues. Ces propriétés varient au cours d'une période, il est possible de prévoir certaines propriétés, ce sont des lois périodiques en fonction du numéro atomique Z : le rayon atomique, le rayon ionique, la masse volumique, le potentiel d'ionisation, l'électronégativité, l'électroaffinité, les températures de fusion et de vaporisation, les propriétés magnétiques et les conductibilités thermiques et électriques. Nous allons étudier quelques unes de ces propriétés.
4.1 Familles chimiques
Avant tout cela, il est possible d'envisager le tableau d'une autre manière, plus généraliste : le tableau périodique se divise alors en trois grandes régions (figure ), les métaux, les métalloïdes, et les non-métaux ; les éléments d'une même région présentant des propriétés communes.
Les métaux sont les éléments les plus nombreux du tableau. On les retrouve à gauche d'une ligne allant du bore (B) à l'astate (At). Ils sont généralement solides à température ambiante (excepté le mercure, Hg). Ils conduisent l'éléctricité et la chaleur et plusieurs d'entre eux réagissent avec des acides. Les non-métaux se trouvent dans la partie droite du tableau. Leurs propriétés sont très différentes de celles des métaux et ils ne conduisent ni la chaleur, ni l'éléctricité. Les métalloïdes forment une « frontière » qui sépare les deux groupes précédents. Ils ressemblent, par leurs propriétés aux non-métaux, mais ils conduisent à divers degrés le courant électrique (notamment le silicium et le germanium, très utiles en électronique, appelés encore semi-conducteurs). Notons que l'hydrogène est un cas particulier puisqu'il n'appartient à aucune de ces régions. Il peut se comporter comme un métal ou un non-métal selon les conditions. C'est un élément...
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