Qu’est-ce que le tableau périodique ?

Classés par numéro atomique

Chaque élément a son propre numéro atomique. L’hydrogène a 1 proton, son numéro atomique est donc 1 ; l’hélium en a 2, le carbone 6, le fer 26, et l’oganesson, l’élément le plus lourd nommé à ce jour, 118. En lisant chaque ligne de gauche à droite, le numéro atomique augmente d’une unité d’une case à l’autre, sauf là où les lanthanides et les actinides ont été déplacés dans les lignes du bas.

Un atome neutre a autant d’électrons que de protons : le numéro atomique donne donc aussi le nombre d’électrons. Ces électrons, en particulier les plus externes, déterminent la façon dont un élément réagit ; classer par numéro atomique fait donc revenir les propriétés à intervalles réguliers. Ce motif qui se répète est ce que signifie « périodique ».

Qui a créé le tableau périodique ?

Plusieurs chimistes ont essayé de classer les éléments au cours du XIXᵉ siècle, mais c’est le chimiste russe Dmitri Mendeleïev qui a publié en 1869 la version qui a rendu le tableau célèbre. Il a classé les 63 éléments connus à l’époque par masse atomique et regroupé ceux aux propriétés semblables.

Mendeleïev a laissé des cases vides là où sa règle indiquait qu’un élément devait exister, et il a prédit les propriétés de ces éléments manquants. Le gallium (découvert en 1875), le scandium (1879) et le germanium (1886) ont ensuite comblé trois de ces cases, avec des propriétés proches de ses prédictions.

En 1913, le physicien anglais Henry Moseley a montré que c’est le numéro atomique, et non la masse atomique, qui est le véritable fondement de l’ordre. Cela expliquait pourquoi quelques paires, comme le tellure (masse atomique 127,6) et l’iode (126,9), doivent être placées en dehors de l’ordre des masses pour se retrouver dans les bons groupes.

Comment lire la case d’un élément

Chaque case du tableau décrit un élément. La plupart des tableaux indiquent au moins quatre informations : le numéro atomique, le symbole chimique d’une ou deux lettres, le nom de l’élément et sa masse atomique.

Prenons le fer comme exemple : numéro atomique 26, symbole Fe, masse atomique 55,845. La masse atomique est une moyenne pondérée des masses des isotopes naturels de l’élément ; ce n’est donc généralement pas un nombre entier. Le même nombre donne la masse d’une mole de l’élément en grammes, c’est pourquoi la masse molaire du fer est 55,845 g/mol.

Un symbole commence toujours par une majuscule, et une deuxième lettre, s’il y en a une, est en minuscule. Co est le cobalt, alors que CO est le monoxyde de carbone, un composé de carbone et d’oxygène.

Groupes et périodes

Les 18 colonnes verticales s’appellent des groupes. Les éléments d’un même groupe ont généralement le même nombre d’électrons externes et réagissent donc de façon semblable : les métaux alcalins du groupe 1 réagissent tous avec l’eau, et les gaz nobles du groupe 18 ne réagissent presque avec rien.

Les 7 lignes horizontales s’appellent des périodes. Le numéro de la période indique le nombre de couches électroniques utilisées par un atome ; le sodium, en période 3, a des électrons sur trois couches. Lorsqu’on avance le long d’une période, chaque élément a un proton et un électron de plus que le précédent, et les éléments passent progressivement des métaux à gauche aux non-métaux à droite.

Métaux, non-métaux et les deux lignes du bas

Une ligne en zigzag en « escalier » sur le côté droit du tableau sépare les métaux des non-métaux. Plus de 80 des éléments sont des métaux, et ils occupent le côté gauche et le milieu. Les non-métaux, comme le carbone, l’azote, l’oxygène, les halogènes et les gaz nobles, se trouvent en haut à droite ; l’hydrogène est aussi un non-métal, bien qu’il soit placé en haut du groupe 1. Les métalloïdes, comme le silicium, se situent le long de l’escalier et partagent des propriétés des deux.

Les deux lignes séparées sous le tableau principal sont les lanthanides (éléments 57–71) et les actinides (éléments 89–103). Elles appartiennent aux périodes 6 et 7 mais sont imprimées en dessous pour que le tableau garde une largeur pratique.

À quoi sert le tableau périodique

Une fois que vous connaissez la position d’un élément, vous pouvez prévoir son comportement. Le sodium est dans le groupe 1 : il perd un électron pour former Na⁺ ; le chlore est dans le groupe 17 : il en gagne un pour former Cl⁻. Un de chaque s’équilibre, c’est pourquoi le sel de table est NaCl. Le même raisonnement vous aide à prévoir des formules, des charges et des types de liaison sans mémoriser chaque fait.