L'élément chimique

L'élément chimique

L’élément chimique est l’ensemble des entités chimiques (atomes ou ions) caractérisées par le même nombre Z de protons dans leur noyau. L’élément est représenté par son symbole chimique.

Le tableau périodique

On classe les éléments chimiques dans un tableau. Le tableau périodique des éléments comporte 112 éléments chimiques connus. Il est constitué de 18 colonnes et de 7 lignes ou périodes.

On distingue deux catégories d’éléments : les métaux et les non-métaux. Les éléments sont classés par numéro atomique Z croissant.

Les éléments de la première ligne ont une couche électronique occupée (K), ceux de la seconde deux couches (K et L), ceux de la troisième 3 couches (K, L et M). 

Les différents éléments chimiques

Les atomes des éléments d’une même colonne ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe : un électron pour la colonne 1, 2 pour la colonne 2 etc. 

Les éléments ayant des propriétés chimiques voisines forment une famille. Ils sont placés dans la même colonne. Leurs propriétés chimiques sont dues aux nombres d’électrons de leur couche externe.

A l’exception de l’hydrogène, les éléments de la première colonne appartiennent à la famille des alcalins.

Les éléments de la 17è colonne (7è colonne de la classification simplifiée) appartiennent à la famille des halogènes. Les gaz rares font partie de la 18è colonne. Ils sont inertes chimiquement. 

Les atomes forment des molécules pour satisfaire la règle du duet ou de l’octet. Chaque liaison apporte un électron à la dernière couche électronique de l’atome. 

Règles du duet et de l’octet

Les atomes appartenant aux différents éléments chimiques tendent à gagner en stabilité au cours de réactions chimiques.

Règle du duet : les éléments de numéro atomique proche de celui de l’hélium adoptent la structure électronique $\rm (K)^2$. Ils ont alors deux électrons sur leur couche externe.

Règle de l’octet : Les autres éléments de numéros atomiques inférieurs à 21 adoptent la structure électronique du néon ou de l’argon. Ils portent donc 8 électrons sur leur couche externe.

Gaz nobles et gaz rares

Au cours des réactions chimiques certains atomes vont perdre, gagner ou mettre en commun des électrons pour répondre aux règles du duet ou de l’octet. 

Les gaz nobles ou rares sont chimiquement stables ou inertes car leur structure électronique répond aux règles du duet et de l’octet.

Représentation de Lewis

Les atomes s’associent le plus souvent en molécules. Il est possible de prévoir la façon dont ils vont s’associer en utilisant la représentation de Lewis.

Construction :

Avant tout, identifier le nombre d’électrons de valence pour chaque atome :

1. Les représenter par des points équitablement répartis autour de chaque atome
2. Relier un électron de chaque atome pour pouvoir réaliser la liaison
3. Vérifier la règle de l’octet en comptant les atomes en bout de liaison.

Dans l'exemple du $\rm CO_2$

1. L’atome d’oxygène a 6 électrons de valence et l’atome de carbone 4.
2. Chaque électron du carbone est relié aux atomes d’oxygène
3. La règle de l’octet est vérifiée en comptant tous les électrons impliqués dans les liaisons : 8 électrons pour chaque atome d’oxygène et pour l’atome de carbone.

Note : on reliera ensemble les points restants qui seront appelés doublets non liants :