Chimie
Tableau périodique des éléments
Les 118 éléments, avec recherche par nom, symbole ou numéro atomique. Touchez une case pour ouvrir la fiche complète : masse, configuration électronique, électronégativité, densité, températures de fusion et d'ébullition, énergie d'ionisation, rayon atomique, degrés d'oxydation et année de découverte.
Comment lire le tableau périodique
Les éléments sont rangés par numéro atomique croissant, c'est-à-dire par nombre de protons, et non par masse : c'est l'ordre que Moseley a montré correct en 1913, et qui règle les quelques paires — argon et potassium, cobalt et nickel, tellure et iode — où la masse dirait le contraire. Les lignes s'appellent périodes et comptent les niveaux d'énergie occupés ; les colonnes s'appellent groupes et rassemblent les éléments ayant les mêmes électrons sur la couche externe, donc le même comportement chimique.
Toutes les propriétés périodiques découlent de cette disposition. En descendant un groupe le rayon atomique augmente, car on ajoute des couches, et l'électronégativité baisse ; en parcourant une période de gauche à droite le rayon se contracte, car la charge nucléaire croît sans ajouter de couche, et l'électronégativité monte jusqu'au fluor, l'élément le plus électronégatif qui soit. L'énergie d'ionisation suit la tendance inverse du rayon : plus un électron est loin et bien écranté, moins il faut d'énergie pour l'arracher.
Les deux lignes détachées en bas ne sont pas une coquetterie typographique : lanthanides et actinides remplissent les orbitales f et, à leur place, rendraient le tableau large de trente-deux colonnes au lieu de dix-huit. Pour la même raison ils n'ont pas de numéro de groupe. Les derniers éléments de la septième ligne ont été fabriqués quelques atomes à la fois et beaucoup de leurs propriétés n'ont jamais été mesurées : là où la valeur manque, le champ reste vide plutôt que d'accueillir une prédiction.
Erreurs fréquentes
- Confondre numéro atomique et masse atomique : le premier compte les protons et est un entier, la seconde est une moyenne pondérée sur les isotopes naturels et ne l'est presque jamais.
- Tenir pour acquis que l'énergie d'ionisation baisse toujours en descendant un groupe : le césium est l'élément le plus facile à ioniser, et le francium juste en dessous remonte, par effets relativistes.
- Chercher l'hydrogène parmi les métaux alcalins parce qu'il est dans la première colonne : il a un seul électron comme eux, mais c'est un non-métal au comportement tout autre.
- Lire la densité des gaz comme celle des solides : ici elle est mesurée à 0 °C et une atmosphère, et celle de l'hydrogène vaut quatre-vingt-dix mille fois moins que celle de l'or.
Questions fréquentes
Pourquoi les éléments sont-ils rangés par numéro atomique et non par masse ?
Parce que c'est le nombre de protons qui détermine le comportement chimique. Mendeleïev a rangé par masse et a dû intervertir quelques cases pour que les familles tombent juste ; Moseley a mesuré directement la charge nucléaire en 1913 et a montré que ces inversions étaient le bon ordre. L'argon pèse plus que le potassium mais a un proton de moins, et le précède.
Que sont les blocs s, p, d et f ?
Ils indiquent dans quel type d'orbitale entre le dernier électron. Le bloc s, ce sont les deux premières colonnes ; le bloc p, les six dernières ; le bloc d, les métaux de transition au milieu ; le bloc f, les deux lignes détachées. La place d'un élément dans le tableau et sa configuration électronique sont la même information écrite deux fois.
Pourquoi lanthanides et actinides sont-ils sous le tableau ?
Uniquement pour l'impression. Ils appartiennent aux sixième et septième périodes et devraient s'insérer entre le groupe 3 et le groupe 4, ce qui rendrait le tableau large de trente-deux colonnes. Les détacher le garde lisible sur une page.
Pourquoi certaines cases ont-elles des champs vides ?
Parce que cette valeur n'a jamais été mesurée. Les éléments à partir de 104 existent des fractions de seconde et en quantités de quelques atomes : une densité ou un point de fusion se prédisent par le calcul, mais une prédiction n'est pas une mesure, et elle n'est pas écrite ici comme si elle en était une.
Combien d'éléments existent dans la nature ?
Quatre-vingt-quatorze, jusqu'au plutonium, même si les derniers ne se trouvent qu'à l'état de traces. Le technétium et le prométhium, malgré leur faible numéro atomique, n'ont pas d'isotope stable et sont extrêmement rares dans la nature. À partir de 95, tous sont produits artificiellement.
Les propriétés affichées, et d'où elles viennent
Les masses atomiques sont les poids atomiques conventionnels de l'IUPAC ; pour les éléments sans isotope stable, c'est le nombre de masse de celui dont la vie est la plus longue, ce qu'imprime le manuel. L'électronégativité est sur l'échelle de Pauling. Les densités sont en g/cm³, mesurées à température ambiante pour les solides et les liquides et à 0 °C sous une atmosphère pour les gaz. Les températures de fusion et d'ébullition sont en kelvins, l'énergie de première ionisation en kJ/mol, le rayon atomique en picomètres. La configuration électronique est écrite en abrégé, à partir du gaz noble précédent.
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