Atomistique théorie atomique








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2.4) PROPRIÉTÉS PÉRIODIQUES



La loi périodique s'énonce comme suit :

Les propriétés physiques et chimiques des éléments sont des fonctions périodiques du numéro atomique.

Les éléments qui possèdent des propriétés chimiques semblables apparaissent à des intervalles réguliers dans le tableau. Les propriétés varient de façon progressive dans une période, alors qu'elles sont semblables dans une famille.
24.1) TEMPÉRATURES DES CHANGEMENTS D'ÉTAT ET DENSITÉS
ALCALINS : Les températures de fusion et d'ébullition diminuent lorsque le numéro atomique augmente.  Les densités augmentent lorsque le numéro atomique augmente.
FAMILLE DE L'OXYGÈNE : Les températures de fusion et d'ébullition augmentent lorsque le numéro atomique augmente.


HALOGÈNES : Les températures de fusion et d'ébullition augmentent lorsque le numéro atomique augmente.



GAZ RARES  : La température de fusion,  la température d'ébullition et la densité  augmentent lorsque le numéro atomique augmente.



Dans une période,  les points de fusion et d'ébullition augmentent jusqu'à ce que les propriétés métalliques disparaissent.
24.2) VARIATION DE LA CONDUCTIBILITÉ


La conductibilité thermique varie en général dans le même sens que la conductibilité électrique: une augmentation  suivie d'une diminution. Ainsi dans la famille des alcalins,  elle augmente d'abord lorsqu'on passe du lithium au sodium, puis elle diminue graduellement  jusqu'au  césium .

24.3) VARIATION DU RAYON ATOMIQUE


Le volume atomique augmente lorsque le nombre de couches électroniques s'accroît .
Cela signifie que,  dans une même famille,  le rayon atomique augmente lorsque le numéro atomique augmente. Les rayons atomiques sont mesurés en nanomètres   (milliardième partie du mètre).

→ : Le rayon atomique augmente dans une famille quand le numéro atomique augmente.

: Le rayon atomique augmente dans une période quand le numéro atomique augmente.
Les résultats expérimentaux prouvent que le rayon atomique diminue dans une période lorsque le numéro atomique croît. Expliquons ce résultat en considérant les deux éléments extrêmes : le lithium (Z = 3) et le fluor (Z = 9). La force électrique entre l'électron de valence et le noyau sera plus grande dans le cas du fluor. En effet la charge du noyau de fluor est  trois fois plus grande que celle du lithium. Il s'ensuit que l'électron de valence du fluor sera plus attiré par le noyau,  donc plus rapproché du noyau. Lorsqu'on se déplace dans une période, le rayon atomique diminue lorsque le numéro atomique augmente.


24.4) VARIATION DE L'INDICE D'ÉLECTRONÉGATIVITÉ


L'indice d'électronégativité est un nombre qui mesure l'affinité électronique d'un élément, c'est-à-dire son pouvoir d'attraction sur les électrons. Plus un atome a tendance à attirer un électron,  et plus son affinité électronique est grande. L'électronégativité augmente lorsque le numéro atomique diminue dans une famille. En revanche elle augmente dans une période lorsque le  numéro atomique augmente.

→ : L’indice d’électronégativité diminue dans une famille quand le numéro atomique augmente.

: L’indice d’électronégativité augmente dans une période quand le numéro atomique augmente.
L'atome de fluor est l'atome le plus électronégatif  du tableau.  C'est l'atome de francium (Fr) qui est le plus électropositif.
 

24.5) VARIATION DE L'ÉNERGIE D'IONISATION


L'énergie d'ionisation est l'énergie qu'il faut fournir à un atome sous l'état gazeux pour lui arracher un électron.  Elle provient de la force électrique qui s'exerce entre l'électron de valence et le noyau atomique et elle dépend par conséquent  de deux facteurs:


- du rayon atomique. Plus il augmente et plus l'énergie d'ionisation diminue ;
-de la charge nucléaire du noyau , soit  le nombre de protons . Plus la charge nucléaire augmente et plus l'énergie d'ionisation augmente.
Lorsque les deux effets agissent en sens contraire, c'est la distance (rayon atomique) qui joue le rôle le plus important. Cela nous explique pourquoi l'énergie d'ionisation diminue dans une famille lorsque le numéro atomique augmente (l'effet distance est plus important). D'autre part, l'énergie d'ionisation augmente de gauche à droite dans une période (les deux effets contribuent à cette augmentation).
→ : L’énergie d’ionisation diminue dans une famille quand le numéro atomique augmente.

: L’énergie d’ionisation augmente dans une période quand le numéro atomique augmente.
24.6) VARIATION DE L'ACTIVITÉ CHIMIQUE


Dans toutes les expériences que nous avons signalées avec les alcalins, le métal doit perdre un électron. En conséquence, la réaction sera d'autant plus violente que l'énergie d'ionisation sera  faible.


POUR LES ALCALINS,  L'ACTIVITÉ CHIMIQUE AUGMENTE LORSQUE L'ÉNERGIE D'IONISATION DIMINUE (QUAND ON SE DÉPLACE VERS LE BAS DU TABLEAU PÉRIODIQUE).
En ce qui concerne les halogènes,   l'activité chimique varie dans le sens contraire. Les réactions des halogènes avec le  sodium par exemple deviennent de plus en plus vives lorsqu'on passe  de l'iode au fluor. 
POUR LES HALOGÈNES (VII A), L'ACTIVITÉ CHIMIQUE AUGMENTE LORSQUE L'INDICE D'ÉLECTRONÉGATIVITÉ AUGMENTE (QUAND ON SE DÉPLACE VERS LE HAUT DU  TABLEAU PÉRIODIQUE) . On observerait une réaction particulièrement violente en faisant réagir l'élément le plus électropositif (le francium) avec  l'élément le plus électronégatif  (le fluor).


 


24.7) VARIATION DU CARACTÈRE MÉTALLIQUE


Les métaux ont plusieurs caractéristiques physiques, comme la conductibilité électrique ou thermique, la ductilité et la malléabilité.
Au  regard de ces propriétés,  le caractère métallique diminue lorsqu'on se déplace de la gauche vers la droite dans une période ou du haut vers le bas dans une famille.
La règle de Sanderson constitue un moyen mnémotechnique pour déterminer si un élément appartient à l'ensemble des métaux.
Un élément est considéré comme un métal si le nombre d'électrons périphériques est inférieur ou égal au numéro de la période dans laquelle il se trouve. Par exemple,  dans la cinquième période, le polonium a cinq électrons périphériques et est considéré comme un métal. Dans cette même période,  l'astate qui a six électrons périphériques est considéré comme un non-métal. Observons maintenant deux éléments appartenant à une même famille, le bore et l'aluminium. Le bore, situé dans la deuxième période, a trois électrons périphériques et est  un non-métal. L'aluminium appartient à la troisième période et a trois électrons périphériques : c'est un métal.

© René-Yves Hervé2010

Étude de l’atomistique © René-Yves Hervé 2010 Page /

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