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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 107 — #115
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CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
Chaque ligne de la classification (ou période) est associée à un nombre quantique principal n : la n-ième ligne débute par le remplissage de l’orbitale ns et finit par le remplissage
de l’orbitale np. Chaque colonne (ou famille) rassemble des éléments possédant souvent la
même structure électronique de valence (un même nombre d’électrons de valence occupant
le même type d’orbitales). Dans la mesure où les électrons de valence gouvernent le comportement des éléments chimiques, les éléments situés dans une même colonne possèdent des
propriétés chimiques comparables. Ainsi le lithium Li (Z = 3) et le potassium K (Z = 19)
sont situés sur une même colonne : le lithium a pour configuration électronique :
1s 2 2s 1
ou
[He] 2s 1
et le potassium a pour configuration électronique :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
ou
[Ar] 4s 1 .
Ces deux éléments ont une structure de valence comparable : un seul électron dans une orbitale de type s. De même le fluor F (Z = 9) et le chlore Cl (Z = 17) appartiennent à une même
colonne : le fluor a pour configuration électronique :
1s 2 2s 2 2p 5
ou
[He] 2s 2 2p 5
et le chlore a pour configuration électronique :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
ou
[Ne] 3s 2 3p 5 .
Ces deux éléments ont une structure de valence identique : 2 électrons dans une orbitale s et
5 électrons dans des orbitales p . Le magnésium Mg (Z = 12) et le chlore Cl (Z = 17) appartiennent à une même ligne. Leurs configurations s’écrivent respectivement 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 et
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 . Le niveau n = 3 est en cours de remplissage dans les deux cas : ces deux
éléments appartiennent à la troisième ligne.
L’hélium fait une légère exception au principe de construction des colonnes. Malgré sa structure électronique 1s 2 , il est situé dans la même colonne que des éléments
possédant une structure de valence terminée par 6 électrons p (gaz rares). L’hélium
He, du fait du caractère saturé de sa sous-couche 1s possède des propriétés semblables à celles des gaz rares, ce qui motive ce choix.
Construction des trois premières périodes
La première période associée au nombre n = 1 est très simple, elle ne comporte que deux
éléments chimiques qui correspondent au remplissage de la seule orbitale pour laquelle
n = 1 : l’orbitale 1s. L’hydrogène a la configuration électronique 1s 1 et l’hélium possède
une configuration électronique 1s 2 . La sous-couche 1s mais aussi la couche n = 1 sont alors
saturées, le remplissage de l’orbitale 2s doit débuter pour poursuivre (n = 2), et par conséquent s’accompagner d’un passage à la deuxième période (deuxième ligne). La deuxième
période débute par le lithium (configuration électronique [He] 2s 1 ), le béryllium (configuration électronique [He] 2s 2 ) puis se poursuit par le remplissage progressif des orbitales 2p
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CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
Chaque ligne de la classification (ou période) est associée à un nombre quantique principal n : la n-ième ligne débute par le remplissage de l’orbitale ns et finit par le remplissage
de l’orbitale np. Chaque colonne (ou famille) rassemble des éléments possédant souvent la
même structure électronique de valence (un même nombre d’électrons de valence occupant
le même type d’orbitales). Dans la mesure où les électrons de valence gouvernent le comportement des éléments chimiques, les éléments situés dans une même colonne possèdent des
propriétés chimiques comparables. Ainsi le lithium Li (Z = 3) et le potassium K (Z = 19)
sont situés sur une même colonne : le lithium a pour configuration électronique :
1s 2 2s 1
ou
[He] 2s 1
et le potassium a pour configuration électronique :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
ou
[Ar] 4s 1 .
Ces deux éléments ont une structure de valence comparable : un seul électron dans une orbitale de type s. De même le fluor F (Z = 9) et le chlore Cl (Z = 17) appartiennent à une même
colonne : le fluor a pour configuration électronique :
1s 2 2s 2 2p 5
ou
[He] 2s 2 2p 5
et le chlore a pour configuration électronique :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
ou
[Ne] 3s 2 3p 5 .
Ces deux éléments ont une structure de valence identique : 2 électrons dans une orbitale s et
5 électrons dans des orbitales p . Le magnésium Mg (Z = 12) et le chlore Cl (Z = 17) appartiennent à une même ligne. Leurs configurations s’écrivent respectivement 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 et
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 . Le niveau n = 3 est en cours de remplissage dans les deux cas : ces deux
éléments appartiennent à la troisième ligne.
L’hélium fait une légère exception au principe de construction des colonnes. Malgré sa structure électronique 1s 2 , il est situé dans la même colonne que des éléments
possédant une structure de valence terminée par 6 électrons p (gaz rares). L’hélium
He, du fait du caractère saturé de sa sous-couche 1s possède des propriétés semblables à celles des gaz rares, ce qui motive ce choix.
Construction des trois premières périodes
La première période associée au nombre n = 1 est très simple, elle ne comporte que deux
éléments chimiques qui correspondent au remplissage de la seule orbitale pour laquelle
n = 1 : l’orbitale 1s. L’hydrogène a la configuration électronique 1s 1 et l’hélium possède
une configuration électronique 1s 2 . La sous-couche 1s mais aussi la couche n = 1 sont alors
saturées, le remplissage de l’orbitale 2s doit débuter pour poursuivre (n = 2), et par conséquent s’accompagner d’un passage à la deuxième période (deuxième ligne). La deuxième
période débute par le lithium (configuration électronique [He] 2s 1 ), le béryllium (configuration électronique [He] 2s 2 ) puis se poursuit par le remplissage progressif des orbitales 2p
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