Sciences
Qu'est-ce que le tableau périodique des éléments ?
Réponse rapide
Le tableau périodique est un tableau des 118 éléments chimiques connus, classés par numéro atomique. Les éléments d'une même colonne ont des propriétés semblables.
En une phrase
Le tableau périodique (ou tableau de Mendeleïev) est un tableau qui range les 118 éléments chimiques connus dans l'ordre de leur numéro atomique, en plaçant dans une même colonne ceux qui se comportent de façon semblable.
Explication
Qu'est-ce qu'un élément chimique ?
Un élément est une substance faite d'un seul type d'atome. L'or, l'oxygène, le carbone et le fer sont des éléments. Tout le reste est fabriqué en les combinant, comme tous les mots sont faits avec les lettres de l'alphabet. L'eau, par exemple, est un composé : chaque molécule d'eau (H₂O) contient deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène.
Comment le tableau périodique est-il organisé ?
On connaît 118 éléments. Le tableau périodique les range par numéro atomique, le nombre de protons dans le noyau de chaque atome, en commençant par l'hydrogène (1) en haut à gauche.
La disposition est astucieuse :
- Les lignes s'appellent des périodes. Il y en a 7. De gauche à droite, chaque élément a un proton de plus que le précédent.
- Les colonnes s'appellent des familles (ou groupes). Il y en a 18. Les éléments d'une même famille se comportent de façon semblable, comme les membres d'une famille.
- Les deux lignes séparées en bas du tableau (les lanthanides et les actinides) font en réalité partie des périodes 6 et 7 ; on les place à part pour que le tableau ne soit pas trop large.
Comment lire une case du tableau ?
Chaque case donne en général :
| Information | Exemple pour le carbone |
|---|---|
| Numéro atomique (nombre de protons) | 6 |
| Symbole (une ou deux lettres) | C |
| Nom de l'élément | carbone |
| Masse atomique | environ 12 |
Dans un atome neutre, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons. Un atome de carbone a donc 6 protons et 6 électrons.
Certains symboles viennent de noms latins : Fe pour le fer (ferrum), Au pour l'or (aurum), Na pour le sodium (natrium), K pour le potassium (kalium). La première lettre est toujours une majuscule, la deuxième une minuscule : on écrit Co pour le cobalt, alors que CO est le monoxyde de carbone, un composé.
Les grandes familles à connaître
| Famille | Où ? | Exemples | Comportement |
|---|---|---|---|
| Métaux alcalins | colonne 1 (sauf l'hydrogène) | lithium, sodium, potassium | métaux mous, très réactifs avec l'eau |
| Métaux de transition | bloc du milieu | fer, cuivre, or, argent | métaux solides, souvent utilisés pour fabriquer des objets |
| Halogènes | colonne 17 | fluor, chlore, iode | non-métaux très réactifs |
| Gaz nobles | colonne 18 | hélium, néon, argon | ne réagissent presque avec rien |
C'est parce que l'hélium est un gaz noble qu'il est sans danger dans les ballons de fête. La plupart des éléments sont des métaux (à gauche et au milieu). Les non-métaux, comme l'oxygène, le carbone et l'azote, sont surtout à droite. Entre les deux, une diagonale de métalloïdes, comme le silicium, a des propriétés intermédiaires.
Qui a inventé le tableau périodique ?
En 1869, le chimiste russe Dmitri Mendeleïev a publié un tableau qui rangeait les éléments selon leurs propriétés. Il a laissé des cases vides là où il pensait que des éléments encore inconnus avaient leur place, et il a prédit comment ils seraient. Quand le gallium (1875) et le germanium (1886) ont été découverts, ils correspondaient de très près à ses prédictions. C'est ainsi que les scientifiques ont été convaincus que cette organisation était réelle. Le tableau a été complété depuis : les quatre derniers éléments de la période 7 ont reçu leur nom officiel en 2016.
Exemples
| Élément | Symbole | Numéro atomique | À savoir |
|---|---|---|---|
| Hydrogène | H | 1 | l'élément le plus léger et le plus courant de l'univers |
| Hélium | He | 2 | un gaz noble utilisé dans les ballons |
| Carbone | C | 6 | présent dans tous les êtres vivants |
| Azote | N | 7 | environ 78 % de l'air que nous respirons |
| Oxygène | O | 8 | nous en avons besoin pour respirer |
| Sodium | Na | 11 | avec le chlore, il forme le sel de cuisine |
| Fer | Fe | 26 | magnétique, utilisé pour fabriquer l'acier |
| Cuivre | Cu | 29 | excellent conducteur, utilisé dans les fils électriques |
| Or | Au | 79 | ne rouille pas et ne ternit pas |
Exemple de lecture : l'oxygène a le numéro atomique 8. Un atome d'oxygène a donc 8 protons et, s'il est neutre, 8 électrons. Il se trouve dans la colonne 16 et la période 2.
Erreurs fréquentes
- « L'eau est un élément. » L'eau est un composé d'hydrogène et d'oxygène.
- « Les symboles correspondent toujours au nom français. » Beaucoup viennent du latin, comme Pb pour le plomb (plumbum).
- « Tous les éléments existent dans la nature. » Environ 90 existent naturellement ; les autres ont été fabriqués en laboratoire.
- « Les éléments sont rangés par masse. » Mendeleïev s'en servait, mais aujourd'hui l'ordre suit le numéro atomique. C'est pourquoi l'argon (18) vient avant le potassium (19), même s'il est un peu plus lourd.
- Mal écrire les symboles. CO n'est pas le cobalt : c'est Co.
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- Quel est le symbole du sodium ?
- Combien de protons y a-t-il dans un atome de carbone ?
- Comment appelle-t-on les éléments de la dernière colonne ?
- Pourquoi le sodium et le potassium sont-ils dans la même colonne ?
- Le sel de cuisine est-il un élément ?
Réponses : 1) Na. 2) Six, car son numéro atomique est 6. 3) Les gaz nobles. 4) Parce qu'ils se comportent de façon semblable : ce sont deux métaux alcalins très réactifs. 5) Non, c'est un composé de sodium et de chlore.
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