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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 112 — #120
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CHAPITRE 2 – CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
réaliser une conversion d’unités : 1 eV = 1,6.10 −19 J, le résultat est exprimé en
J·mol −1 après multiplication par la constante d’AVOGADRO N A = 6,02.10 23 mol −1 .
Évolutions observées dans la classification périodique
Le tableau 2.2 montre l’évolution de l’énergie de première ionisation (en eV) dans la classification périodique.
Retenons que l’énergie de première ionisation augmente globalement de gauche à droite
sur une ligne et augmente de bas en haut dans une colonne. Nous accepterons que de
gauche à droite sur une ligne de la classification périodique, les électrons de valence se
révèlent de plus en plus liés au noyau et sont de plus en plus difficilement arrachés pour
conduire à un cation. Notons toutefois l’existence d’anomalies, notamment entre Be et B,
N et O ou encore entre Mg et Al, P et S. . . La plus petite énergie de première ionisation
est rencontrée dans le césium (bas-gauche de la classification périodique) tandis que la plus
grande valeur est rencontrée dans l’angle supérieur droit (vers He). Autrement dit il faut relativement peu d’énergie pour ioniser les atomes voisins du césium et beaucoup plus pour
ioniser les atomes des éléments voisins de He. Les faibles valeurs de l’énergie d’ionisation
des éléments de l’angle inférieur gauche du tableau périodique sont une contribution à leur
fort caractère réducteur (par exemple Cs, tout comme K ou encore Na, réagit violemment sur
l’eau en provoquant une réduction en dihydrogène).
1
H
←− bloc d −→
2
He
13,6
24,6
3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
19
K
20
Ca
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
37
Rb
38
Sr
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
TABLE 2.2 – Évolution de l’énergie de première ionisation dans la classification périodique
D’un point de vue propriétés chimiques, il est aussi possible de relier cette faible énergie
d’ionisation au caractère métallique des éléments de la gauche du tableau périodique. À
l’état solide, un métal est microscopiquement modélisé par une armature de cations immergés
dans une mer d’électrons très mobiles ; un tel solide n’est envisageable qu’avec des atomes
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CHAPITRE 2 – CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
réaliser une conversion d’unités : 1 eV = 1,6.10 −19 J, le résultat est exprimé en
J·mol −1 après multiplication par la constante d’AVOGADRO N A = 6,02.10 23 mol −1 .
Évolutions observées dans la classification périodique
Le tableau 2.2 montre l’évolution de l’énergie de première ionisation (en eV) dans la classification périodique.
Retenons que l’énergie de première ionisation augmente globalement de gauche à droite
sur une ligne et augmente de bas en haut dans une colonne. Nous accepterons que de
gauche à droite sur une ligne de la classification périodique, les électrons de valence se
révèlent de plus en plus liés au noyau et sont de plus en plus difficilement arrachés pour
conduire à un cation. Notons toutefois l’existence d’anomalies, notamment entre Be et B,
N et O ou encore entre Mg et Al, P et S. . . La plus petite énergie de première ionisation
est rencontrée dans le césium (bas-gauche de la classification périodique) tandis que la plus
grande valeur est rencontrée dans l’angle supérieur droit (vers He). Autrement dit il faut relativement peu d’énergie pour ioniser les atomes voisins du césium et beaucoup plus pour
ioniser les atomes des éléments voisins de He. Les faibles valeurs de l’énergie d’ionisation
des éléments de l’angle inférieur gauche du tableau périodique sont une contribution à leur
fort caractère réducteur (par exemple Cs, tout comme K ou encore Na, réagit violemment sur
l’eau en provoquant une réduction en dihydrogène).
1
H
←− bloc d −→
2
He
13,6
24,6
3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
19
K
20
Ca
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
37
Rb
38
Sr
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
5,4
9,3
8,3
11,3
14,3
13,6
17,4
15,8
TABLE 2.2 – Évolution de l’énergie de première ionisation dans la classification périodique
D’un point de vue propriétés chimiques, il est aussi possible de relier cette faible énergie
d’ionisation au caractère métallique des éléments de la gauche du tableau périodique. À
l’état solide, un métal est microscopiquement modélisé par une armature de cations immergés
dans une mer d’électrons très mobiles ; un tel solide n’est envisageable qu’avec des atomes
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