Le Tableau Périodique et les Atomes | Chimie générale 1

Le tableau périodique :

Un tableau de 118 éléments publié pour la première fois par Dmitri Mendeleïev en 1869, dans lequel les éléments ayant des propriétés chimiques et physiques similaires sont regroupés. Les éléments sont arrangés par numéro atomique. Chaque colonne verticale correspond à un groupe d'éléments ayant les mêmes propriétés, chaque ligne horizontale correspond à une période
 

Éléments dans le tableau

Chaque élément du tableau périodique est représenté par une tuile contenant le nom de l'élément (symbole chimique composé d'une ou deux lettres), le numéro atomique et la masse moyenne (habituellement indiquée avec 4 chiffres significatifs)

Périodicité chimique

Les éléments chimiques ont un motif périodique lorsqu'ils sont arrangés par ordre croissant de numéro atomique. Une période forme une rangée du tableau périodique. Vous devriez généralement connaître les 3 premières périodes :

• 1^re période: H, He
• 2^e période: Li, Be, B, C, N, O, F, Ne
• 3^e période: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar

Truc mnémotechnique :

Hé Heure, Livre Belle B, C'est Notre Offre, Fantaisiste, Necessaire, Nature, Monde grand, Alors Silhoutte, " Pause Stop Clair, Arrête "

Groupes du tableau périodique :

Une colonne verticale d'éléments est appelée un groupe. Il y a en tout 18 groupes. Les membres du même groupe ont le même nombre d'électrons dans les couches les plus externes de leurs atomes et forment des liaisons du même type. Les éléments peuvent être classifiés en :

• Les éléments des groupes principaux : éléments dans les 2 groupes à l'extrême gauche et les 6 groupes à l'extrême droite du tableau périodique (groupes 1, 2, 13-18)
• Les métaux de transition : éléments dans les groupes entre les éléments des groupes principaux (groupes 3-12)
• Les métaux de transition internes : éléments dans les 2 lignes en bas du tableau. Les éléments de la ligne du haut sont appelés lanthanides et ceux de la ligne du bas sont les actinides
   

Groupes spéciaux

Plusieurs groupes d'éléments représentatifs sont connus sous des noms communs :

• Les métaux alcalins : 1^ère colonne = lithium, sodium, potassium, (rubidium, césium et francium)
  ⇒ métaux très réactifs qui peuvent exploser en contact avec l'eau
• Les métaux alcalino-terreux : 2^ème colonne = béryllium, magnésium, calcium, (strontium, baryum, radium)
  ⇒ réagissent avec O₂, moins réactifs à l'eau que les métaux alcalins
• Les halogènes : avant-dernière colonne = fluor, chlore, brome, iode, (astatine)
  ⇒ non-métaux colorés et corrosifs, très réactifs
• Les gaz nobles : dernière colonne = hélium, néon, argon, (krypton, xénon, radon)
  ⇒ éléments très stables, considérés en général comme des gaz inertes

Groupes du tableau périodique :

Une colonne verticale d'éléments est appelée un groupe. Il y a en tout 18 groupes. Les membres du même groupe ont le même nombre d'électrons dans les couches les plus externes de leurs atomes et forment des liaisons du même type. Les éléments peuvent être classifiés en :

• Les éléments du groupe principal : éléments dans les 2 groupes à l'extrême gauche et les 6 groupes à l'extrême droite du tableau périodique (groupes 1, 2, 13-18)
• Les métaux de transition : éléments des groupes situés entre les éléments du groupe principal (groupes 3-12)
• Les métaux de transition interne : éléments dans les 2 lignes au fond du tableau. Les éléments de la ligne supérieure sont appelés lanthanides et ceux de la ligne inférieure sont actinides
   

Groupes spéciaux

Plusieurs groupes d'éléments représentatifs sont connus par des noms communs :

• Les métaux alcalins : 1^re colonne = lithium, sodium, potassium, (rubidium, césium et francium)
  ⇒ métaux très réactifs pouvant exploser au contact de l'eau
• Les métaux alcalino-terreux : 2^e colonne = béryllium, magnésium, calcium, (strontium, baryum, radium)
  ⇒ réagissent avec O₂, moins réactifs à l'eau que les métaux alcalins
• Les halogènes : avant-dernière colonne = fluor, chlore, brome, iode, (astatine)
  ⇒ non-métaux colorés et corrosifs, très réactifs
• Les gaz nobles : dernière colonne = hélium, néon, argon, (krypton, xénon, radon)
  ⇒ éléments très stables, généralement considérés comme des gaz inertes

Unité de masse atomique (uma) :

La masse exactement égale à un douzième de la masse d'un atome de carbone-12
1 uma = 1,6605378 x 10^-24 g
 

Masse atomique (en uma) :

La masse atomique est la masse d'un seul atome d'un élément chimique en unités de masse atomique. Elle comprend les masses des 3 particules subatomiques qui composent un atome : protons, neutrons et électrons
 

Masse atomique moyenne (en uma) :

La moyenne des masses atomiques de tous les isotopes naturels d'un élément pondérée par leur abondance. Le tableau périodique contient la masse atomique moyenne de chaque élément. Par souci de simplicité, le mot 'moyenne' est généralement omis lorsque les masses atomiques des éléments sont discutées
 

Masse atomique moyenne de l'atome de carbone :

Le carbone a 2 isotopes : ¹²C (12,000 uma - 98,89%) et ¹³C (13,003 uma - 1,11%)

• La masse atomique de ¹²C est de 12,000 uma
• La masse atomique moyenne du carbone est de 12,000 x 0,9889 + 13,003 x 0,0111 = 12,011 uma

Mole :

Quantité d'une substance qui contient autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans exactement 12,0 g de ¹²C. Cette quantité est utilisée pour exprimer le nombre d'atomes dans un échantillon macroscopique de matière. Elle représente le lien entre le microscopique et le macroscopique. 1 mole correspond à 6,022 x 10²³ atomes
 

12,0 g de ¹²C x $\frac{1 u}{1.6605 \mathrm{x} {10}^{-24} \mathrm{g}}$ x $\frac{1 \mathrm{atome} \mathrm{de} {}^{12}\mathrm{C}}{12 u}$ = 6.022 x 10²³ atomes de ¹²C

Nombre d'Avogadro N_A :

Le nombre utilisé pour convertir les moles en nombres d'atomes. N_A = 6.022 x 10²³ entités.mol^-1

Masse moléculaire (en uma) :

La somme des masses atomiques des atomes qui composent une molécule
 

Masse molaire M (en g.mol^-1) :

La masse d'une mole de substance (molécules, atomes, ions). La masse molaire d'un ion ou d'une molécule est égale à la somme des masses molaires de tous les atomes formant l'ion ou la molécule
 

Masse moléculaire de CH₄ = masse atomique du carbone + 4 x masse atomique de l'hydrogène
= 12.01 + 4 x 1.008 = 16.04 uma

Masse molaire de CH₄ = masse molaire du carbone + 4 x masse molaire de l'hydrogène
M_CH4 = M_C + 4 M_H = 12.01 + 4 x 1.008 = 16.04 g.mol^-1

Nombre de moles n (en mol) :

Le nombre de moles dans un échantillon