Karamö, le prof virtuelLeçon 3 sur 22
Le tableau périodique des 20 premiers éléments
Je sais lire le tableau périodique des 20 premiers éléments : trouver un élément, sa période, sa colonne, sa famille, et dire si c'est un métal ou un non-métal.
- 50 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Connaître le principe de la classification : les éléments rangés par numéro atomique croissant
- Distinguer une période (ligne) et un groupe ou famille (colonne)
- Citer et reconnaître les familles des alcalins, des alcalino-terreux, des halogènes et des gaz rares
- Retrouver le symbole, le nom, Z et la masse atomique des 20 premiers éléments
Avant de commencer : La structure de l'atome (numéro atomique Z, nombre de masse A) ; les symboles chimiques (8e).
1Je découvre
Au marché Madina, les commerçants rangent leurs marchandises avec méthode : les tissus d'un côté, les ustensiles de cuisine d'un autre, les condiments ensemble. Grâce à ce rangement, Aïssatou trouve vite ce qu'elle cherche, et elle sait que deux boutiques voisines vendent souvent des produits qui se ressemblent.
Les chimistes ont eu le même problème. Au XIXᵉ siècle, ils connaissaient déjà plusieurs dizaines d'éléments chimiques : l'oxygène, le fer, le sodium, le chlore… Certains se ressemblaient beaucoup. Par exemple, le sodium et le potassium sont deux métaux mous qui réagissent violemment avec l'eau. Comment ranger tous ces éléments pour que ceux qui se ressemblent se retrouvent ensemble ?
Comment le tableau périodique range-t-il les éléments chimiques, et que nous apprend la place d'un élément dans ce tableau ?
2Je comprends
1. Un peu d'histoire
En 1869, le chimiste russe Dmitri Mendeleïev range les éléments connus à son époque (environ 63) par masse atomique croissante. Il remarque que des propriétés semblables reviennent périodiquement, à intervalles réguliers. Il place donc les éléments qui se ressemblent dans une même colonne. Il laisse même des cases vides pour des éléments encore inconnus, dont il prédit les propriétés : ces éléments seront découverts plus tard.
Aujourd'hui, on range les éléments par numéro atomique Z croissant (nombre de protons). C'est la classification périodique des éléments (CPE), aussi appelée tableau périodique.
2. Le tableau des 20 premiers éléments
Dans chaque case, on trouve le symbole de l'élément, son numéro atomique Z et, souvent, sa masse atomique approchée.
| Période | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | H (1) | He (2) | ||||||
| 2 | Li (3) | Be (4) | B (5) | C (6) | N (7) | O (8) | F (9) | Ne (10) |
| 3 | Na (11) | Mg (12) | Al (13) | Si (14) | P (15) | S (16) | Cl (17) | Ar (18) |
| 4 | K (19) | Ca (20) |
Le nombre entre parenthèses est le numéro atomique Z.
Voici les noms et les masses atomiques arrondies (en unités de masse atomique, u) :
| Z | Symbole | Nom | Masse | Z | Symbole | Nom | Masse |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | H | hydrogène | 1 | 11 | Na | sodium | 23 |
| 2 | He | hélium | 4 | 12 | Mg | magnésium | 24 |
| 3 | Li | lithium | 7 | 13 | Al | aluminium | 27 |
| 4 | Be | béryllium | 9 | 14 | Si | silicium | 28 |
| 5 | B | bore | 11 | 15 | P | phosphore | 31 |
| 6 | C | carbone | 12 | 16 | S | soufre | 32 |
| 7 | N | azote | 14 | 17 | Cl | chlore | 35,5 |
| 8 | O | oxygène | 16 | 18 | Ar | argon | 40 |
| 9 | F | fluor | 19 | 19 | K | potassium | 39 |
| 10 | Ne | néon | 20 | 20 | Ca | calcium | 40 |
Remarque : les symboles Na et K viennent des noms latins natrium (sodium) et kalium (potassium). Observe aussi que l'argon (40) est plus lourd que le potassium (39) mais placé avant lui : c'est bien Z, et non la masse, qui fixe l'ordre.
3. Les périodes et les groupes
- Une période est une ligne horizontale du tableau. Les 20 premiers éléments occupent 4 périodes : la 1ʳᵉ contient 2 éléments (H et He), la 2ᵉ et la 3ᵉ en contiennent 8 chacune, la 4ᵉ commence par K et Ca.
- Un groupe (ou colonne) est une ligne verticale. Dans ce tableau simplifié, les colonnes sont numérotées de I à VIII.
- Les éléments d'une même colonne forment une famille : ils ont des propriétés chimiques voisines.
- 1Je repère le symbole de l'élément dans le tableau.
- 2Je lis le numéro de sa ligne : c'est sa période.
- 3Je lis le numéro de sa colonne : c'est son groupe.
- 4Je nomme sa famille (alcalins, alcalino-terreux, halogènes, gaz rares).
- 5J'en déduis ses propriétés : il ressemble aux autres éléments de sa colonne.
4. Les principales familles
| Famille | Colonne | Éléments (parmi les 20 premiers) | Propriétés communes |
|---|---|---|---|
| Alcalins | I (sauf H) | Li, Na, K | Métaux mous, très réactifs, réagissent vivement avec l'eau |
| Alcalino-terreux | II | Be, Mg, Ca | Métaux réactifs, un peu moins que les alcalins |
| Halogènes | VII | F, Cl | Non-métaux très réactifs ; le chlore sert à désinfecter l'eau |
| Gaz rares (ou gaz nobles) | VIII | He, Ne, Ar | Gaz qui ne réagissent presque avec rien : ils sont très stables |
Attention : l'hydrogène est placé dans la colonne I, mais ce n'est pas un métal alcalin : c'est un gaz, et un non-métal.
5. Métaux et non-métaux
Le tableau permet aussi de séparer les éléments en deux grandes catégories :
- les métaux, placés à gauche du tableau : Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca. Ils sont brillants et conduisent bien le courant électrique ;
- les non-métaux, placés à droite : C, N, O, F, P, S, Cl… et les gaz rares.
Quelques éléments, comme le bore (B) ou le silicium (Si), ont des propriétés intermédiaires.
- Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Al
- Aspect brillant
- Bons conducteurs du courant
- Exemple en Guinée : l'aluminium tiré de la bauxite
- H, C, N, O, F, P, S, Cl
- Aspect terne, souvent gaz
- Mauvais conducteurs (sauf le carbone graphite)
- Exemple : l'oxygène que nous respirons
Exemple
Situer le soufre (S) dans le tableau.
- Je le trouve dans la 3ᵉ ligne : il est dans la 3ᵉ période.
- Il est dans la colonne VI : il appartient au groupe VI, avec l'oxygène (O).
- Il est à droite du tableau : c'est un non-métal.
- Son numéro atomique est Z = 16, sa masse atomique est environ 32.
Le soufre ressemble à l'oxygène : par exemple, les deux se combinent avec l'hydrogène pour donner H₂O et H₂S.
Exemple
Un élément est dans la 2ᵉ période et dans la colonne VII. Lequel est-ce ?
- Dans la 2ᵉ ligne, je vais jusqu'à la colonne VII : c'est le fluor, F.
- Son numéro atomique est Z = 9.
- Il appartient à la famille des halogènes, comme le chlore (Cl), placé juste en dessous.
Méthode
Pour utiliser le tableau périodique :
- Je repère l'élément par son symbole ou par son numéro atomique Z.
- J'indique sa période (ligne) et son groupe (colonne).
- Je nomme sa famille si c'est une des quatre familles étudiées.
- Je dis si c'est un métal (à gauche) ou un non-métal (à droite).
- Je compare avec un élément connu de la même colonne pour prévoir ses propriétés.
3Je retiens
Je retiens
Les éléments sont rangés par numéro atomique Z croissant (Mendeleïev, 1869, rangeait par masse).
Une période = une ligne ; un groupe = une colonne (I à VIII).
Les éléments d'une même colonne forment une famille : ils ont des propriétés chimiques voisines.
Alcalins (I) : Li, Na, K. Alcalino-terreux (II) : Be, Mg, Ca. Halogènes (VII) : F, Cl. Gaz rares (VIII) : He, Ne, Ar.
L'hydrogène est dans la colonne I mais n'est pas un alcalin.
Les métaux sont à gauche du tableau, les non-métaux à droite.
4Erreurs fréquentes
- Confondre période et groupe : la période est la LIGNE, le groupe est la COLONNE.
- Croire que l'hydrogène est un métal alcalin parce qu'il est dans la colonne I : c'est un gaz non métallique.
- Confondre les symboles : S est le soufre (et non le sodium, qui est Na) ; K est le potassium ; C est le carbone et Ca le calcium.
- Ranger les éléments par masse : c'est Z qui donne l'ordre (l'argon, Z = 18, vient avant le potassium, Z = 19, bien qu'il soit plus lourd).
5Je m’exerce
1Exercice 1
Donne le nom des éléments de symboles : H, O, N, C, Na, Cl, Mg, Al, S, K, Ca.
Voir le corrigéCacher le corrigé
H : hydrogène ; O : oxygène ; N : azote ; C : carbone ; Na : sodium ; Cl : chlore ; Mg : magnésium ; Al : aluminium ; S : soufre ; K : potassium ; Ca : calcium.
2Exercice 2
Pour chacun des éléments suivants, donne la période, le groupe et, si possible, la famille : lithium, chlore, néon, calcium, azote.
Voir le corrigéCacher le corrigé
- Lithium (Li) : 2ᵉ période, groupe I, famille des alcalins.
- Chlore (Cl) : 3ᵉ période, groupe VII, famille des halogènes.
- Néon (Ne) : 2ᵉ période, groupe VIII, famille des gaz rares.
- Calcium (Ca) : 4ᵉ période, groupe II, famille des alcalino-terreux.
- Azote (N) : 2ᵉ période, groupe V (pas de famille étudiée dans cette leçon).
3Exercice 3
Recopie et complète :
a) Les éléments sont rangés par … croissant.
b) Le fluor et le chlore appartiennent à la famille des … .
c) L'hélium, le néon et l'argon sont des … .
d) Le sodium et le potassium sont des métaux … .
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) numéro atomique ; b) halogènes ; c) gaz rares (ou gaz nobles) ; d) alcalins.
4Exercice 4
Le lithium, le sodium et le potassium réagissent tous vivement avec l'eau. Le rubidium est placé dans la même colonne, plus bas dans le tableau (après les 20 premiers éléments).
a) À quelle famille appartient le rubidium ?
b) Prévois une de ses propriétés chimiques. Justifie ta réponse.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Il est dans la même colonne (I) que Li, Na et K : c'est un alcalin.
b) Les éléments d'une même famille ont des propriétés chimiques voisines. Comme Li, Na et K, le rubidium doit réagir vivement avec l'eau.
5Exercice 5
(Type examen) On donne quatre éléments : X est dans la 3ᵉ période et le groupe II ; Y est dans la 2ᵉ période et le groupe VI ; W est dans la 3ᵉ période et le groupe VIII ; V est dans la 4ᵉ période et le groupe I.
a) Identifie X, Y, W et V (nom, symbole, Z).
b) Classe-les en métaux et non-métaux.
c) Lequel est un gaz rare ? Que peut-on dire de sa réactivité ?
d) Quel élément ressemble à V : le sodium ou le soufre ? Justifie.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) X : magnésium, Mg, Z = 12. Y : oxygène, O, Z = 8. W : argon, Ar, Z = 18. V : potassium, K, Z = 19.
b) Métaux : Mg et K (à gauche du tableau). Non-métaux : O et Ar (à droite).
c) W, l'argon, est un gaz rare : il ne réagit presque avec aucun autre corps, il est très stable.
d) V (potassium) est dans la colonne I, comme le sodium : il ressemble au sodium. Le soufre est dans la colonne VI, il appartient à une autre famille.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.
Crée ton compte élève gratuit pour cocher les leçons terminées, suivre ta progression et gagner des points au QCM.
