Le tableau périodique des éléments, conçu par le chimiste russe Dimitri Mendeleïev, en 1869, il y a plus de 150 ans, recense et classifie tous les éléments chimiques connus. Régulièrement mis à jour, il est toujours un outil incontournable notamment pour la physique et la chimie… et s’affiche encore dans les manuels scolaires et les salles de classe.

Vers la classification des éléments

A l’origine de l’Univers, juste après le Big Bang, la matière était composée de particules élémentaires qui s’agencèrent en noyaux puis atomes pour constituer 3 éléments : l’hydrogène, l’hélium et le lithium. Les réactions  au sein des étoiles conduisirent à la formation d’éléments plus lourds par fusion ou plus légers par fission. 

Dès l‘Antiquité, des savants mettent en évidence le fait que la matière peut se décomposer en « particules » indivisibles, les atomes (du grec, atomos = insécable). Mais ce n’est qu’à partir du XIXè siècle que l’on en développera la théorisation scientifique, notamment grâce aux travaux de John Dalton.  et, de là, que l’on tentera de classifier les substances chimiques. Les chimistes Français Lavoisier et Béguyer de Chancourtois, le Britannique John Alexander Reina Newlands, ou encore l’Allemand Julius Lothar Meyer, proposent un ordonnancement.

La table de Mendeleiev

En 1869, le chimiste russe Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907) propose lui aussi sa classification. Il répertorie 63 éléments qu’il ordonne, dans une table, en fonction de leur masse atomique et leurs propriétés chimiques, mettant ainsi en évidence la corrélation entre les deux. A chaque colonne correspond ainsi des éléments ayant les mêmes propriétés. C’est la périodicité.

Cette table comporte à l’origine des cases vides qui correspondent, selon Mendeleïev, à des éléments qui doivent y prendre place mais que l’on ne connaît pas encore. La découverte dans les années qui suivent de 3 nouveaux éléments (gallium, germanium, scandium), déjà pressentis par Mendeleïev, confirme la validité de sa table. C’est la force de sa classification : celle d’avoir prédi les propriétés d’éléments non encore identifiés, par leur seule place dans son tableau. 

118 éléments

Ainsi chaque élément est identifié par :

  • son numéro atomique,
  • sa configuration électronique, chaque ligne du tableau correspondant au nombre de couches électroniques autour du noyau,
  • sa dénomination,
  • son symbole atomique, représentation universelle de l’élément par une majuscule complétée éventuellement par une minuscule, dérivé du nom de l’élément.

Dans le tableau :

  • les lignes correspondent à la configuration électronique. Il y en a 7, les atomes stables connus pouvant avoir jusqu’à 7 couches électroniques.
  • les colonnes rassemblent les éléments selon leurs propriétés communes et notamment leur réactivité.
  • les éléments sont aussi rassemblés par familles caractérisées par des comportements chimiques proches : non métaux, métaux alcalins, métaux alcalino-terreux, métaux de transition (terres rares, actinides), métaux pauvres, halogènes, gaz rares, métalloïdes.

Les derniers éléments du tableau ont été mis en évidence notamment :

  • en 1952 avec la première bombe H (einsteinium et fermium)
  • par la suite dans les accélérateurs de particules.

A noter : ce tableau a été élaboré avant la découverte de la structure de l’atome et la notion de périodicité avancée par Mendeleïev est désormais expliquée par la configuration des couches électroniques.

Info Bonus

En 2019, pour rendre hommage à cette découverte scientifique majeure, l’Unesco a célébré L'Année internationale du tableau périodique des éléments chimiques.

Les derniers éléments – artificiels et « superlourds » - à avoir été rajoutés sont le nihonium (NH, 113), le muscovium (Mc, 115) , la tenessine (Ts, 117) et l’oganesson (Og, 118).