Que sont les groupes et les périodes du tableau périodique ?

Les groupes : les 18 colonnes

Les groupes sont numérotés de 1 à 18 de gauche à droite. C’est la numérotation recommandée par l’UICPA, l’organisation internationale qui fixe les règles de nomenclature en chimie. Certains manuels américains utilisent aussi un ancien système qui ne numérote que les groupes principaux, de 1A à 8A ; vous pouvez donc voir le groupe 17 appelé groupe 7A et le groupe 18 appelé groupe 8A.

Les groupes 1, 2 et 13 à 18 sont les groupes principaux. Les groupes 3 à 12, au milieu du tableau, contiennent les métaux de transition.

Pourquoi les éléments d’un groupe se comportent de façon semblable

Les éléments d’un même groupe principal ont la même disposition des électrons externes. Le lithium ([He] 2s¹), le sodium ([Ne] 3s¹) et le potassium ([Ar] 4s¹) ont chacun un seul électron de valence, qu’ils perdent facilement pour former des ions +1 comme Na⁺. C’est pourquoi tous trois sont des métaux mous et brillants qui réagissent avec l’eau pour produire du dihydrogène gazeux et un hydroxyde.

La même idée s’applique du côté droit du tableau. Le fluor, le chlore, le brome et l’iode ont chacun sept électrons de valence (ns² np⁵) et en gagnent un de plus pour former des ions −1 comme Cl⁻. Par conséquent, chacun se combine au sodium dans le même rapport 1:1 : NaF, NaCl, NaBr et NaI.

Noms des groupes principaux

Le groupe 1, hydrogène excepté, contient les métaux alcalins : lithium, sodium, potassium, rubidium, césium et francium. Le groupe 2 contient les métaux alcalino-terreux, du béryllium au radium. Les groupes 3 à 12 sont les métaux de transition, qui comprennent des métaux du quotidien comme le fer, le cuivre, l’argent et l’or.

Le groupe 13 est le groupe du bore et le groupe 14 celui du carbone. Le groupe 15 est le groupe de l’azote, aussi appelé pnictogènes, et le groupe 16 est le groupe de l’oxygène, aussi appelé chalcogènes. Le groupe 17 contient les halogènes, comme le fluor, le chlore, le brome et l’iode, et le groupe 18 contient les gaz nobles, comme l’hélium, le néon, l’argon, le krypton, le xénon et le radon.

Les périodes : les 7 lignes

Les périodes sont numérotées de 1 à 7 de haut en bas. Le numéro de la période correspond à la couche électronique la plus externe utilisée par un atome : tous les éléments de la période 3, du sodium à l’argon, ont leurs électrons de valence sur la troisième couche (3s et 3p).

Les périodes n’ont pas la même longueur parce que chacune remplit un ensemble différent de sous-couches. La période 1 ne compte que 2 éléments (l’hydrogène et l’hélium), les périodes 2 et 3 en comptent 8 chacune, les périodes 4 et 5 en comptent 18 chacune, et les périodes 6 et 7 en comptent 32 chacune, en incluant les lanthanides et les actinides imprimés sous le tableau principal.

Ce qui change le long d’une période

En allant de gauche à droite le long d’une période, chaque élément a un proton et un électron de plus que le précédent. Les électrons supplémentaires se placent sur la même couche externe, tandis que la charge positive croissante du noyau les attire plus fortement.

Par conséquent, les atomes deviennent généralement plus petits, l’électronégativité et l’énergie d’ionisation augmentent, et les éléments passent des métaux aux non-métaux. La période 3 le montre clairement : le sodium, le magnésium et l’aluminium sont des métaux, le silicium est un métalloïde, le phosphore, le soufre et le chlore sont des non-métaux, et l’argon est un gaz noble. L’électronégativité passe de 0,93 pour le sodium à 3,16 pour le chlore.

Trouver le groupe et la période d’un élément

Vous pouvez déduire la position d’un élément de sa configuration électronique. Le numéro de couche le plus élevé donne la période. Pour les éléments du bloc s, le numéro du groupe est égal au nombre d’électrons externes ; pour les éléments du bloc p, ajoutez 10. Le soufre est [Ne] 3s² 3p⁴ : sa couche la plus élevée est 3, il est donc en période 3, et ses 6 électrons externes le placent dans le groupe 16. Le calcium est [Ar] 4s², il est donc en période 4, groupe 2.

L’hélium est celui à surveiller. Il n’a que 2 électrons (1s²) mais se trouve dans le groupe 18 parce que, comme les autres gaz nobles, sa couche externe est pleine.