Le tableau périodique des éléments chimiques

Le tableau actuel

Le tableau périodique des éléments, représente tous les éléments chimiques, ordonnés par numéro atomique croissant et organisés en fonction de leur configuration électronique, laquelle sous-tend leurs propriétés chimiques.

Plusieurs scientifiques ont contribué à l’élaboration du tableau périodique des éléments. Le tableau périodique moderne est basé sur la classification périodique des éléments proposée par le chimiste russe Dmitri Mendeleïev en 1869. Mendeleïev a organisé les éléments connus de l’époque en fonction de leurs propriétés chimiques, en les classant par ordre de masse atomique croissante. Il a même laissé des espaces vides pour les éléments qui n’avaient pas encore été découverts. Il a également prédit les propriétés de trois de ces éléments manquants, et a proposé des corrections pour les masses atomiques de plusieurs autres.

Tableau périodique des éléments chimiques

Le tableau simplifié

Au lycée, on étudie les éléments chimiques ayant un numéro atomique compris entre 1 et 18. Ils sont représentés dans le tableau périodique des éléments simplifié ci-dessous.

Les blocs s et p

Le tableau est partagé en deux blocs :

• le bloc s qui contient les éléments chimiques dont la dernière sous-couche électronique est une couche s ;
• le bloc p qui contient les éléments chimiques dont la dernière sous-couche électronique est une couche p.

Position d’un élément

Il est possible de savoir positionner un élément dans le tableau périodique des éléments à partir de sa configuration électronique et inversement, de déterminer la configuration électronique d’un élément à partir de sa position dans le tableau périodique des éléments.

Méthode

Pour déterminer la position d’un élément dans le tableau périodique des éléments d'après sa configuration électronique, il faut :

• identifier le nombre de couches électronique et la dernière couche électronique : c’est le numéro de la ligne ;
• identifier la dernière sous-couche électronique : c’est le bloc ;
• identifier le nombre d’électrons de valence : c’est le numéro de la colonne.

Pour déterminer la configuration électronique d’un élément à partir de sa position dans le tableau périodique des éléments, il faut :

• identifier le numéro de la ligne : c’est le nombre de couches électroniques et le numéro de la dernière couche électronique ;
• identifier le bloc : c’est la dernière sous-couche électronique ;
• identifier le numéro de la colonne : c’est le nombre d’électrons de valence.

Exemple 1 : Soit un élément chimique dont la configuration électronique est $1s^{2}2s^{2}2p^3$. Déterminer sa position dans le tableau périodique des éléments.

• Le nombre de couches électroniques est 2 et la dernière couche électronique est la couche 2 : l’élément se trouve donc sur la ligne 2.
• La dernière sous-couche électronique est la sous-couche p : l’élément se trouve donc dans le bloc p.
• Le nombre d’électrons de valence est 5 : l’élément se trouve donc dans la colonne 5.

Exemple 2 : Soit un élément chimique dont la position dans le tableau périodique des éléments est la ligne 3, le bloc p et la colonne 4. Déterminer sa configuration électronique.

• ligne 3 : Le nombre de couches électroniques est 3 et la dernière couche électronique est la couche 3 : les deux premières couches électroniques sont donc remplies et la configuration électronique de l’élément est donc $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3...$. Il reste à déterminer le nombre d'électrons dans la couche 3.
• bloc p : La dernière sous-couche électronique est la sous-couche p : la sous-couche $3s$ est donc remplie et la configuration électronique de l’élément est donc $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{...}$ . Il reste à déterminer le nombre d'électrons dans la sous-couche $3p$.
• colonne 4 : Le nombre d’électrons de valence est 4. Il y a déjà 2 électrons dans la sous-couche $3s$. Il reste donc 2 électrons à placer dans la sous-couche $3p$. La configuration électronique de l’élément est donc $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^2$.

La famille des gaz nobles

Les éléments chimiques de la famille des gaz nobles sont les éléments chimiques de la dernière colonne du tableau périodique des éléments. Ils ont tous une configuration électronique avec des couches électroniques remplies, saturées. Ils sont donc très peu réactifs.

Ainsi on remarque que l'Helium ($He$), avec sa configuration électronique $1s^2$, a deux électons de valence et devrait donc être, a priori, dans la colonne 2. Cependant, il est dans la colonne 8 car il présente une configuration électronique avec une couche électronique saturée. Cette cractéristique est partagée par tous les gaz nobles. Ainsi l'Helium est un gaz noble et se trouve donc dans la colonne 8.