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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 105 — #113
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CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
Les éléments rencontrés entre les colonnes 3 et 12 assurent la transition entre les deux ensembles d’éléments dits principaux. À ce titre ils sont qualifiés d’éléments de transition (ou
métaux de transition). L’abondance naturelle de ces éléments est très variable (très importante pour le fer ou le titane, très faible pour le rhénium, l’hafnium ou l’iridium).
Notons une particularité : pour des raisons de lisibilité, les éléments dont les numéros atomiques sont compris entre 58 et 71 d’une part et entre 90 et 103 d’autre part, sont regroupés
en bas de tableau. Chacune de ces deux séries regroupe des éléments aux propriétés chimiques très semblables. Les éléments de la première série sont qualifiés de lanthanides (ou
de terres rares) tandis que les éléments de la deuxième série sont les actinides (éléments
radioactifs dont la plupart ne sont pas rencontrés à l’état naturel).
5.3 Métaux et non-métaux, métalloïdes
Le caractère métallique est associé à des propriétés physiques particulières :
• une bonne conduction électrique et thermique ;
• matériaux malléables (possibilité d’obtention de feuillets par laminage) ;
• matériaux ductiles (possibilité d’obtention de fils) ;
• leur résistivité électrique est proportionnelle à la température ;
• les oxydes métalliques ne sont pas volatils et ont des températures de fusion élevées.
Les métaux et les non-métaux occupent des places bien distinctes au sein de la classification
périodique (comme en témoigne la figure suivante). Les non-métaux sont situés du côté droit
dans la partie supérieure et sont séparés des métaux par une ligne zigzag. Les éléments situés
à la frontière interviennent dans des corps simples dont le comportement est différent de celui
des corps simples typiquement métalliques et de celui des non-métaux. Ce sont des solides
plus ou moins brillants, cassants et qui ont de moindres capacités conductrices (électricité,
chaleur) que les métaux. À ce titre ils sont qualifiés de métalloïdes.
Notons que le silicium et le germanium sont fréquemment utilisés dans l’industrie
pour la fabrication de transistors, à cause de leurs propriétés de conduction particulières.
Remarquons que le caractère métallique augmente globalement de droite à gauche sur une
ligne et de haut en bas sur une colonne (voir figure 2.22 page 106).
5.4 Configuration électronique et classification périodique
La structure actuelle de la classification périodique des éléments s’appuie sur la mécanique
quantique et l’écriture de la configuration électronique de l’atome.
Lignes et colonnes
La classification périodique rassemble tous les éléments chimiques connus, classés par numéro atomique Z croissant. Le mode de construction obéit au principe de l’aufbau (mot
allemand signifiant construction par empilement). Ceci signifie que l’on obtient les configurations électroniques des éléments en ajoutant successivement des électrons dans les orbitales
atomiques (dans l’ordre énergétique fourni par la règle de KLECHKOWSKI).
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Les éléments rencontrés entre les colonnes 3 et 12 assurent la transition entre les deux ensembles d’éléments dits principaux. À ce titre ils sont qualifiés d’éléments de transition (ou
métaux de transition). L’abondance naturelle de ces éléments est très variable (très importante pour le fer ou le titane, très faible pour le rhénium, l’hafnium ou l’iridium).
Notons une particularité : pour des raisons de lisibilité, les éléments dont les numéros atomiques sont compris entre 58 et 71 d’une part et entre 90 et 103 d’autre part, sont regroupés
en bas de tableau. Chacune de ces deux séries regroupe des éléments aux propriétés chimiques très semblables. Les éléments de la première série sont qualifiés de lanthanides (ou
de terres rares) tandis que les éléments de la deuxième série sont les actinides (éléments
radioactifs dont la plupart ne sont pas rencontrés à l’état naturel).
5.3 Métaux et non-métaux, métalloïdes
Le caractère métallique est associé à des propriétés physiques particulières :
• une bonne conduction électrique et thermique ;
• matériaux malléables (possibilité d’obtention de feuillets par laminage) ;
• matériaux ductiles (possibilité d’obtention de fils) ;
• leur résistivité électrique est proportionnelle à la température ;
• les oxydes métalliques ne sont pas volatils et ont des températures de fusion élevées.
Les métaux et les non-métaux occupent des places bien distinctes au sein de la classification
périodique (comme en témoigne la figure suivante). Les non-métaux sont situés du côté droit
dans la partie supérieure et sont séparés des métaux par une ligne zigzag. Les éléments situés
à la frontière interviennent dans des corps simples dont le comportement est différent de celui
des corps simples typiquement métalliques et de celui des non-métaux. Ce sont des solides
plus ou moins brillants, cassants et qui ont de moindres capacités conductrices (électricité,
chaleur) que les métaux. À ce titre ils sont qualifiés de métalloïdes.
Notons que le silicium et le germanium sont fréquemment utilisés dans l’industrie
pour la fabrication de transistors, à cause de leurs propriétés de conduction particulières.
Remarquons que le caractère métallique augmente globalement de droite à gauche sur une
ligne et de haut en bas sur une colonne (voir figure 2.22 page 106).
5.4 Configuration électronique et classification périodique
La structure actuelle de la classification périodique des éléments s’appuie sur la mécanique
quantique et l’écriture de la configuration électronique de l’atome.
Lignes et colonnes
La classification périodique rassemble tous les éléments chimiques connus, classés par numéro atomique Z croissant. Le mode de construction obéit au principe de l’aufbau (mot
allemand signifiant construction par empilement). Ceci signifie que l’on obtient les configurations électroniques des éléments en ajoutant successivement des électrons dans les orbitales
atomiques (dans l’ordre énergétique fourni par la règle de KLECHKOWSKI).
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