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Configuration électronique et tableau périodique des élements

Configuration électronique d'un atome

Répartition des électrons

Propriété

Un atome possède autant d'électrons que de protons, soit un nombre Z (numéro atomique).

Ces Z électrons se répartissent en couches électroniques numérotées (1, 2, 3...), elles-mêmes composées de sous-couches (notées s, p, d, f).

Les couches sont numérotées (1,2,3...) et composées de sous-couches (s,p,d,f)

Définition

Chaque sous-couche peut contenir un nombre limité d'électrons.

Sous-couche s

Maximum 2 électrons

Sous-couche p

Maximum 6 électrons

Remarque

La sous-couche d contient au maximum 10 électrons et la sous-couche f au maximum 14 électrons, mais ce n’est pas au programme de seconde.

Définition

La configuration électronique d’un atome à l’état fondamental décrit la répartition de ses électrons sur les différentes sous-couches.

Les électrons se répartissent selon un ordre déterminé : 1s - 2s - 2p - 3s - 3p - 4s - 3d - 4p...

Lorsqu’une sous-couche est saturée (= pleine), les électrons restants se répartissent sur la suivante puis si nécessaire sur la suivante etc.

Exemple

Carbone (Z = 6) : 1s22s22p21s^22s^22p^2

Chlore (Z = 17) : 1s22s22p63s23p51s^22s^22p^63s^23p^5

Configuration électronique de valence

Définition

Pour Z ≤ 18, les électrons de valence sont ceux qui occupent la couche électronique de nombre n la plus élevée.

Cette dernière couche est appelée couche électronique de valence (c’est elle qui sera impliquée dans les réactions chimiques).

Sa configuration électronique se nomme configuration électronique de valence.

Exemple

Le Carbone a 2+2=4 électrons de valence. Sa couche de valence est la couche 2. Sa configuration électronique de valence est 2s22p22s^22p^2.

Le Chlore a 2+5=7 électrons de valence. Sa couche de valence est la couche 3. Sa configuration électronique de valence est 3s23p53s^23p^5.

Tableau périodique des éléments

Construction de la classification périodique des éléments

Introduction

Historiquement, c’est le russe Mendeleïv qui est à l’origine de la création du tableau périodique des éléments le plus abouti. La classification des éléments chimiques reposait alors sur les propriétés des éléments.

Sur cette base, le tableau périodique actuel a été créé.

Propriété

Ce tableau périodique est composé de 7 lignes appelées les périodes et de 18 colonnes, qui sont les familles.

Tableau périodique (ou classification périodique) des éléments.

Remarque

En seconde, on étudie le tableau périodique simplifié des 18 premiers éléments, soit les 3 premières périodes.

Propriété

Dans le tableau périodique, les éléments sont rangés par numéro atomique Z croissant.

Une nouvelle ligne est ouverte à chaque fois que la configuration électronique fait intervenir une nouvelle couche.

lumix

Ci-dessous se trouve le tableau périodique simplifié, comportant uniquement les éléments au programme de seconde :

Tableau périodique simplifié avec configuration électronique

On distingue dans le tableau simplifié deux blocs :

  • Les colonnes 1 et 2 correspondent aux sous-couches s, c’est le bloc s.

  • Les colonnes 13 à 18 correspondent aux sous-couches p, c’est le bloc p.

Notion de familles d’éléments

Propriété

Les atomes des éléments d’une même colonne possèdent le même nombre d’électrons de valence.

Ils constituent une famille chimique.

Exemple

Le Bore et l'Aluminium sont de la même famille, avec 2+13=15 électrons de valence.

Le Fluor et le Chlore sont de la même famille, avec 2+5=7 électrons de valence.

Définition

Les éléments de la colonne 18 (Hélium, Néon, Argon, Krypton, Xénon et Radon) constituent la famille des gaz nobles.

Les entités chimiques stables

Règle de stabilité

Propriété

Les gaz nobles (He, Ne, Ar, ...) possèdent une stabilité énergétique remarquable qui fait qu’ils réagissent très rarement avec d’autres éléments.

Leur configuration électronique est ns2np6ns^2np^6 excepté l’hélium avec 1s21s^2, ce qui leur fait 2 électrons de valence pour l’hélium (duet) ou 8 (octet) électrons de valence pour les autres gaz nobles.

Définition

Au cours d’une transformation chimique, les atomes tendent à obtenir la même configuration électronique que celle du gaz noble le plus proche, c’est-à-dire une configuration électronique de valence en duet ou en octet.

lumix

Pour obtenir une configuration électronique stable, les atomes vont alors former des ions ou des molécules.

Formation d'ions monoatomiques

Propriété

Pour obtenir la même configuration électronique que celle du gaz noble le plus proche, les atomes peuvent perdre ou gagner des électrons, ils forment alors des ions monoatomiques.

Tableau périodique simplifié des ions monoatomiques

Tableau périodique simplifié des ions monoatomiques

On remarque que les atomes d’une même colonne (ou famille), forment des ions monoatomiques de même charge.

Propriété

La charge d'un ion dépend donc de la colonne dans laquelle l’élément chimique se trouve.

lumix

Quelques ions avec leur formule et leur nom sont à connaitre. Ils sont rassemblés dans le tableau suivant :

Tableau des ions monoatomiques à connaître.

Formation des molécules

Définition

Une molécule se forme par la création de liaisons covalentes obtenues par la mise en commun de 2 électrons (=doublet liant).

Chacun des atomes aura alors une configuration électronique stable, c’est-à-dire semblable à celle du gaz noble le plus proche.

Les électrons des liaisons appartiennent alors aux deux atomes et les électrons de valence qui ne participent pas aux liaisons covalentes restent par paires et forment les doublets non-liants.

lumix

Une liaison covalente peut être :

  • Simple = 2 électrons en commun

  • Double = 4 électrons en commun

  • Triple = 6 électrons en commun

Propriété

On peut représenter les molécules avec des schémas de Lewis (ou représentations de Lewis) qui rendent comptent de l'enchaînement des atomes au sein de la molécule et de la répartition des électrons :

  • Chaque atome est représenté par son symbole

  • Les liaisons (ou doublets liants) sont représentés par des tirets entre deux atomes

  • Les doublets non-liants sont représentés par des tirets autour du symbole de l’atome.

Exemple

Quelques exemples de schémas de Lewis

Définition

Chaque liaison possède une énergie de liaison.

Cette énergie correspond à l’énergie nécessaire pour rompre la liaison et reformer les atomes isolés autrefois liés.

Propriété

En se liant par une liaison covalente, deux atomes gagnent en stabilité énergétique.

Plus l’énergie de liaison est grande, plus la liaison est stable.

Commentaires

mailie.roger

0
il y a 5 ans
Bonjour, il y a une petite erreur au paragraphe 1.B au niveau de la formule électronique de l'Argon je crois, pour moi ça serait (K)2(L)8(M)8.
Répondre

Charlie

1
il y a 5 ans
Exact Réponds..
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July'DS

0
il y a 3 ans
N'ayant pas fait le nouveau programme de seconde je suis obligée de tout me retaper dans l'espoir de comprendre mon cours de première spé. Merci la vie :) 
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Ticia Nn

0
il y a 2 ans
ok.
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