Classification periodique

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Classification périodique des éléments
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Objectifs :
Matériels :
Mots clés :
11
propriétés du sodium, lithium, potassium (surtout les réactions avec l’eau)
propriétés du dichlore, dibrome, diiode. Leurs réactions avec l’hydrogène,
les métaux et le phosphore)
Permettre aux élèves de savoir comment a été construit le tableau
périodique et comment a été découvert la périodicité.
Faire découvrir la démarche inductive déductive.
Les cartes découpées en annexe(inspirées d’un article du Bulletin de
l’Union des Physiciens de France).
Classification périodique, élément, famille des alcalins, famille des
halogènes, composés oxygénés, composés hydrogénés, Mendeleïev.
Déroulement:
Activités du professeur
Distribuer les cartes aux élèves sauf
celles des gaz rares non encore découverts à l‘époque de Mendeleïev.
Demander aux élèves de classer les éléments selon le critère de leur choix et de
préciser le critère.
Le professeur indique que parmi tous les
critères envisageables, Mendeleïev avait
choisi celui des masses atomiques molaires croissantes.
Demander aux élèves de lire attentivement
les propriétés chimiques des corps
simples.
Le professeur demande aux élèves d’identifier les corps qui réagissent à
froid avec l’eau.
Les corps qui brûlent vivement dans l’oxygène de l’air
Activités des élèves
Parmi les critères proposés par les élèves,
on peut avoir :
− Ordre alphabétique (latin)
− Par température d’ébullition croissante.
− Par température de fusion croissante
− Par masses atomiques molaires croissantes.
Ce sont le lithium, le sodium, le potassium.
Les corps qui réagissent avec le chlore.
Ce sont le béryllium, le magnésium et le
calcium.
Ce sont le bore, l’aluminium et l’arsenic
Les corps dont le composé hydrogéné a la
formule AH4 et le composé oxygéné AO2
Ce sont le carbone et le silicium
Les corps dont le composé hydrogéné a la
formule AH3 et le composé oxygéné A2O3
Ce sont l’azote et le phosphore
Les corps qui réagissent avec l’hydrogène,
tous les métaux sauf l’or et le platine, le
phosphore et ont comme formule de composé hydrogéné AH
Ce sont le chlore, le fluor et le brome
Le professeur demande aux élèves de mettre
les cartes des éléments qui possèdent les
propriétés identiques en colonne tout en respectant l’ordre croissant des masses atomiques de gauche à droite et de haut en bas.
Les élèves mettent les cartes en tableau.
Et l’hydrogène, où allez vous le mettre ?
Le professeur fait remarquer aux élèves que
son composé oxygéné ressemble à celui du
sodium et du lithium. On peut donc le mettre dans la même colonne.
Les élèves mettent l’hydrogéne dans la
même colonne que le lithium et le sodium.
Qu’avez-vous obtenu ?
Nous avons obtenu un tableau
Est-ce que le tableau est plein ?
Non, il y a des trous.
En lisant le tableau de gauche à droite et de
haut en bas, comptez le nombre d’éléments
qui séparent deux éléments successifs ayant
des propriétés chimiques voisines
On constate que des propriétés chimiques
similaires reviennent périodiquement. Chaque ligne du tableau est appelée période.
Il y a 6 éléments
Les élèves peuvent réfléchir sur la famille
des halogènes (F, Cl…) et la famille des alcalins (Li, Na, K …)
Résumé
La démarche de Mendeleïev
Classant les éléments connus suivant leurs masses atomiques molaires croissantes,
Mendeleïev les positionne de telle façon que les éléments ayant des comportements
chimiques similaires se trouvent dans une même colonne de classification
Le succès le plus étonnant de Mendeleïev
fut la découverte d’éléments dont il avait
prévu l’existence et auxquels une place dans
le tableau avait été réservée (gallium, scandium, germanium).
En 1894, l’anglais Ramsay découvrit dans
l’atmosphère certains gaz rares. D’autres
gaz rares furent découverts ultérieurement. Le professeur distribue les cartes
associées à ces éléments : hélium, néon,
argon et krypton.
Il demande aux élèves d’étudier les fiches
associées à ces éléments de situer ces éléments dans la classification périodique.
Les élèves recherchent les positions
des gaz rares dans la classification péridoque des éléments.
Après avoir remarqué qu’ils ont des propriétés chimiques voisines et en respectant les
deux critères d’établissement de al classification périodique, ils les placent dans une
colonne à droite de la classification périodi-
NOM : LITHIUM
symbole : Li
NOM : MAGNÉSIUM
symbole : Mg
Masse atomique molaire : 7 g. mol-1
Masse atomique molaIre: 24 g.mol-1
Propriétés du corps simple Lithium :
métal blanc argent malléable et mou.
Le plus léger des métaux : flotte sur l'huile.
Tf=180°C
Te =1342 °C.
Propriétés du corps simple magnésium :
Métal blanc argent, malléable et ductile.
Tf=651 °C
Te =1107 °C.
•
•
•
•
•
•
Réagît à froid avec l'eau avec formation de dihydrogéne.,
Ne réagit pas avec le dioxygène sec en dessous
de 100°°C.
Réagît avec différents acides avec formation de
dihydrogène.
Réagit avec le dichlore.
Formules de corps composés:
LiH
LiCl
Li2O
NOM:
HYDROGÈNE
•
Brûle dans le dioxygène avec un vif éclat.
Réagit avec l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique avec formation de dihydrogène.
Réagît avec le dichlore
Formules de corps composés :
MgCl2
symbole :
H
MgO
NOM : POTASSIUM
symbole: K
Masse atomique molaire: 1 g.mol-1
Masse atomique molaire : 39 g. mol-1
Propriétés du corps simple dihydrogène :
Le plus léger des gaz, se liquéfie difficilement, Très
peu soluble dans l'eau.
Tf=-260 °C
Te= ~253 °Ç
Propriétés du corps simple potassium :
Métal blanc argenté mou comme la cire à T° ordinair e
peu dense.
Tf=63°C
Te=760°C
•
•
•
•
•
•
Peut réagir de façon explosive avec le dioxygène.
Réagît avec le dichlore, le soufre, le diazote,
le carbone.
Réagît avec les oxyde métalliques comme CuO et
les oxydes non métalliques comme S02.
Formules de corps composés
H2O
CH4 HCl
NOM: BERYLLIUM
•
S’oxyde rapidement à l'air.
Réagit énergiquement avec l'eau avec formation le
dihydrogène.
K2O
KCl
symbole: Be
NOM: BORE
symbole:
B
Propriétés du corps simple béryllium:
Métal blanc brillant peu dense.
Tf 1278 °C
Te = 2970 °C
Propriétés du corps simple bore :
solide noir, léger et très dur.
Mauvais conducteur de la chaleur.
Semi-conducteur électrique
Ts=2079 °C
Te= 2550 °C
•
•
•
S'oxyde à l'air avec un phénomène lumineux
Intense.
Réagit facilement avec l'acide chlorhydrique et
l'acide sulfurique avec dégagement de
dihydrogène.
Réagit avec une solution d'hydroxyde de sodium
concentrée.
BeO
BeCI2
•
•
•
S’oxyde à T ° élevée.
Réagit avec l'acIde nitrique et l'acide sulfurique
bouillants.
A chaud et divisé, réagît avec le dichlore.
B2H6
BCl3
B2O3
NOM ARSENIC
Masse atomique molaire: 75 g.mol
symbole: As
NOM :
CARBONE
symbole: c
-1
Masse atomique molaire: 12 g. mol-1
Propriétés du corps simple arsenic :
Se présente sous forme d'un solide Jaune ou sous
forme d'un solide gris d'aspect métallique, cette dernière variété plus stable est bonne conductrice de la
chaleur et de l'électricité.
Tf =817 °C (sous pression)
Ts = 613 °C
Propriétés du corps simple carbone:
Plusleurs variétés: solide noir (graphite)- solide transparent blanc:(diamant)
Ts=3652 °C
Te=4 827 °C
Médiocre conducteur de la chaleur et de l'électricité
•
•
Ne s'oxyde pas à l'air sec mais s'oxyde en présence d'humidité.
• Brûle dans l'air sec à 200°C avec une flamme
bleue.
• Réagit avec l'acide sulfurique concentré à chaud
avec formation de SO2
• Réagit avec l'acide nitrique, mais peu avec l'acide
chlorhydrique.
• S'enflamme spontanément dans le dichlore.
As2O3 AsH3 AsCl3
NOM: AZOTE
symbole: N
•
•
s'oxyde dans l'air pour donner du monoxyde de
carbone ou du dioxyde de carbone
réagit avec les oxydes métalliques comme l'oxyde
de cuivre CuO.
Préalablement chauffé, réagit avec l’acide sulfurique avec formation de S02,
On connaît actuellement plus d’un million de corps
composés contenant l’atome de carbone
CO CO2
CH4 CCl4
NOM : SILICIUM
symbole Si
Masse atomique molaire 14 g.mol-1
Propriétés du corps simple diazote:
gaz Incolore et inodore
peu soluble dans l'eau moins dense que l'air
Tf= -210 °C
Te= -196 °C
Propriétés du corps simple silicium:
Solide bleu acier
Semi-conducteur.
Tf = 1410 °C
Te= 2680 °C
•
•
•
•
•
Assez inerte chimiquement à T° et P ambiantes
A haute température ou en présence d'étincelles
électriques, il peut se combiner au corps simples
suivants : le dioxygène
les métaux
le dihydrogène
Formule de corps composés :
NO NO2
NH3
NOM : OXYGÈNE
•
Chauffé à l’air, il brûle avec Incandescence.
Ne réagit pas avec les acIdes.
Réagit avec de la soude à chaud pour donner du
dihyrogène.
Se combine à chaud avec le carbone.
Formule de corps composés :
SiO2
SIH4
SiCI4
symbole: o
NOM : FLUOR
symbole :
F
Masse atomIque molaIre: 16 g.mol-1
Masse atomique molaire; 19 g.mol-1
Propriétés du corps simple dioxygène:
gaz Incolore et Inodore.
peu soluble dans l'eau, plus dense que l'aIr.
Tf = -218,4 °C
Te = -183 °C
Propriétés du corps simple difluor :
gaz jaune moins dense que l'air.
Tf=-219 °C
Te=-188,1 °C
•
Se combIne avec la plupart des corps simples en
donnant des oxydes.
Formule de:
Na2O CaO
•
•
•
•
Décompose l'eau avec formation de dihydrogène
Réagît avec le dihydrogène
Rréagit avec tous les métaux sauf l'or et le platine
Rréagît avec le phosphore
NaF
HF
H2O
NOM: ALUMINIUM
symbole: AI
NOM : BROME
symbole: Br
Masse atomique molaire : 80 g.mol-1
Propriétés du corps simple aluminium:
Métal blanc, bon conducteur de la chaleur et de
l'électricité.
Tf=680 °C
Te =2467 °C
Propriétés du corps simple dibrome:
Liquide volatil de couleur rouge sombre.
Tf=-7,2 °C
Te =58,8 °C
•
•
•
s'oxyde à l'air.
réagît facilement avec l'acide chlorhydrique et lentement avec l'acide sulfurique dilué avec formation
de dihydrogène.
réagît avec le dichlore.
NOM : CHLORE
Réagit avec le dihydrogène.
Réagit avec les métaux: Na, Ca, AI…
Réagit avec le phosphore blanc.
NaBr HBr
AlCl3 - AlH3 - AI2O3
•
•
•
symbole : Cl
NOM: SOUFRE
symbole: S
Masse atomique molaire: 35,5 g.mol -1
Masse atomique molaire : 32 g mol-1
Propriétés du corps sImple dichlore:
gaz verdâtre, peu soluble dans l'eau.
Tf= -101 °C
Te= -34,6 °C
Propriétés du corps simple soufre:
Solide Jaune, isolant électrique.
Tf =113 °C
Te =445 °C
•
•
•
•
•
•
•
•
Réagît violemment avec le dihydrogène.
Réagit avec les métaux Na, Ca, AI..sauf l'or et le
platine.
Réagît avec le phosphore blanc.
L'arsenIc brûle spontanément avec Incandescence
dans le dichlore.
NaCI HCI
NOM : SODIUM
réagît avec te dihydrogène.
S'enflamme dans le dioxygène.
Réagit avec le difluor, le dibrome et le dichlore.
Réagit avec la plupart des métaux et avec le phosphore, I'arsenIc et le carbone.
SO2
SO3
H2S
symbole: Na
MCM: CALCIUM
symbole Ca
Masse atomique molaire : 23 g.mol-1
Masse atomique molaire: 40 g.mol-1.
Propriétés du corps simple sodium :
metal blanc argenté mou.
Tf=97,8 °C
Te=893 ° C
Propriétés du corps simple calcium :
Métal blanc brillant
Tf=839 °C
Te =1484 °C
•
•
•
•
•
•
S’oxyde à l'aIr
réagit violemment avec l'eau, avec formation de
dihydrogène.
Na2O - NaCI
À chaud, il brûle dans le dioxygène
Réagît avec l'eau avec formation de dihydrogène
CaO - CaCl2
NOM : PHOSPHORE
symbole P
Propriétés du corps simple phosphore:
Le phosphore peut se présenter sous forme d'un solide blanc qui luit à l'obscurité. A la lumière Il devient
jaune et se recouvre d'une couche de phosphore
rouge
Tf= 44,1 °C
Te = 280 °C (pour
le phosphore blanc>
La variété blanche réagit avec le dioxygène dès 60 °C
(par simple frottement avec un corps chauffé)
• Avec le dichlore (réaction vive)
• Avec des solutions basIques.
Réagit avec tous les métaux y compris l'argent et le
platine.
PH3 P2O5
PCI3
NOM :
NEON
symbole : Ne
Propriétés du corps simple néon :
gaz obtenu par distillation fractionnée de l’air
Tf = -248,6 °C
Te = -246 °C
•
Il est inerte chimiquement (gaz noble).
Il est utilisé dans les tubes fluorescents, les enseignes et comme réfrigérant (néon liquide)
NOM :
ARGON
symbole : Ar
NOM :
HELIUM
symbole : Ne
Propriétés du corps simple hélium :
Tf = -269,7 °C
Te = -268,9 °C
Il est utilisé pour gonfler les ballons sondes et en plongée sous marine.
A l’état liquide, il possède une grande conductivité
thermique.
NOM :
KRYPTON
symbole : Kr
Propriétés du corps simple argon :
Tf = -189,4 °C
Te = -185,8 °C
Propriétés du corps simple krypton :
Tf = -157,3 °C
Te = -152 °C
Il est utilisé pour remplir les ampoules à incandescence et pour la soudure à l’aluminium.
Mélangé à l’argon, il est utilisé pour remplir les ampoules à incandescence et les tubes fluorescents.

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