Chapitre 7 : Les éléments chimiques dans l’Univers

Les éléments chimiques

Définition de l’élément chimique

Conservation des éléments

Les critères de Mendeleïev

La classification périodique moderne

Des atomes ou ions dont les noyaux ont le même numéro atomique Z (nombre de protons) appartiennent au même élément chimique.

Deux atomes isotopes, qui ont des noyaux contenant le même nombre de protons Z, appartiennent aussi au même élément.

Parmi les 118 éléments connus, 94 sont naturels, les autres sont artificiels, c’est-à-dire créés dans les laboratoires.

Dans l’Univers, les éléments chimiques les plus abondants sont l’hydrogène et l’hélium. Ils représentent à eux seuls 99 % des atomes de l’Univers.

Lors d’une transformation chimique, il y a conservation de tous les éléments chimiques mis en jeu.

Tout élément présent au début de la transformation chimique se retrouve en fin de transformation. Il peut toutefois apparaître sous des formes différentes : sous forme d’ion, d’atome seul ou dans une molécule.

En 1869, Mendeleïev utilise la masse des atomes pour les classer. Il les range dans un tableau par masse atomique croissante en regroupant les éléments qui présentent des analogies de comportement. Pour expliquer les trous dans son classement, il prédit avec succès l’existence d’éléments non découverts à son époque.

Dans le tableau périodique des éléments actuel, les éléments chimiques sont classés horizontalement par numéro atomique Z croissant.

La classification périodique

Les périodes

Les familles chimiques

Les alcalins

La charge des ions

Les éléments dont les atomes ont le même nombre d’électrons sur leur couche électronique externe sont placés dans la même colonne. Dans une même ligne, les atomes ont les mêmes couches électroniques occupées.

Une ligne horizontale du tableau est appelée période. Les atomes possèdent des électrons qui peuvent se répartir sur 7 couches électroniques ( K, L, M, N; O, P, Q) et il y a 7 périodes dans la classification périodique.

Les colonnes du tableau périodique regroupent les éléments chimiques qui présentent les mêmes propriétés chimiques : ils constituent des familles chimiques.

Ce sont les électrons externes des atomes qui confèrent aux éléments leurs propriétés chimiques. C’est la raison pour laquelle les éléments d’une même colonne possède des propriétés chimiques analogues.

La place d’un élément chimique dans la classification permet de prévoir quel type d’ion monoatomique l’atome de cet élément va former. Ceci est dû au fait que tous les atomes d’une même colonne possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche électronique externe

Les éléments chimiques de la première colonne (sauf l’hydrogène H) sont des métaux alcalins. Ils ne possèdent qu’un seul électron sur leur couche externe.

Les halogènes

Les halogènes sont situés dans l’avant-dernière colonne de la classification périodique. Ces atomes possèdent 7 électrons sur leur couche externe.

Les gaz nobles

Les gaz nobles appartiennent à la dernière colonne du tableau périodique. Leur couche externe est complète : elle contient 2 ou 8 électrons.

Utilisation de la classification périodique

Nombre de liaisons d’un atome dans une molécule

Dans les molécules, les atomes des éléments d’une même colonne forment le même nombre de liaisons.

4 liaisons 3 liaisons2 liaisons1 liaison1 liaison 2 liaisons