Le tableau périodique, qui contient tous les éléments chimiques naturels et fabriqués de manière folle, est le pilier central de toute classe de chimie. Cette méthode de classification remonte à un manuel de 1869, écrit par Dmitri Ivanovich Mendeleev. Le scientifique russe a remarqué que lorsqu'il écrivait les éléments connus par ordre de poids atomique croissant, il pouvait facilement les trier en rangées en fonction de caractéristiques similaires. Étonnamment, les similitudes étaient si distinctives que Mendeleev a pu laisser des espaces pour plusieurs éléments non découverts dans sa classification périodique.
Organisation périodique
Dans le tableau périodique, un élément est défini par son groupe vertical et sa période horizontale. Chaque période, numérotée de un à sept, contient des éléments de numéro atomique croissant. Contrairement à la liste originale de Mendeleev, le tableau périodique moderne est basé sur le numéro atomique, ou le nombre de protons dans le noyau atomique d'un élément. Le nombre de protons est un choix logique pour organiser les éléments, car les protons déterminent l'identité chimique d'un atome, tandis que le poids atomique varie avec différents isotopes atomiques. Dix-huit colonnes sont dans le tableau périodique, généralement appelés groupes. Chaque groupe contient plusieurs éléments qui ont des propriétés physiques similaires en raison de leur structure atomique sous-jacente.
Justification scientifique
L'atome est la plus petite division de la matière qui conserve son identité d'élément chimique; il s'agit d'un noyau central entouré d'un nuage d'électrons. Le noyau a une charge positive due aux protons, qui attirent les petits électrons chargés négativement. Les électrons et les protons sont en nombre égal pour un atome neutre. Les électrons sont organisés en orbitales ou en couches en raison des principes de la mécanique quantique, qui limitent le nombre d'électrons dans chaque couche. Les interactions chimiques entre les atomes n'affectent généralement que les électrons externes de la dernière couche, appelés électrons de valence. Les éléments de chaque groupe ont le même nombre d'électrons de valence, ce qui les fait réagir de la même manière lorsqu'ils gagnent ou perdent des électrons au profit d'autres atomes. Les couches d'électrons augmentent en taille, provoquant l'augmentation de la taille de la période du tableau périodique.
Métaux alcalins et alcalino-terreux
L'extrême gauche du tableau périodique comprend deux groupes de métaux hautement réactifs. À l'exception de l'hydrogène, la première colonne est constituée de métaux alcalins mous et brillants. Ces métaux n'ont qu'un seul électron dans leur couche de valence, qui est facilement transmis à un autre atome lors de réactions chimiques. En raison de leur réactivité explosive à la fois dans l'air et dans l'eau, les métaux alcalins sont rarement trouvés sous leur forme élémentaire dans la nature. Dans le deuxième groupe, les métaux alcalino-terreux ont deux électrons de valence, ce qui les rend légèrement plus durs et moins réactifs. Cependant, ces métaux sont encore rarement trouvés sous leur forme élémentaire.
Métaux de transition
La majorité des éléments du tableau périodique sont classés comme métaux. Les métaux de transition se trouvent au centre de la table, couvrant les groupes 3 à 12. Ces éléments sont solides à température ambiante, à l'exception du mercure, et ont la couleur métallique et la malléabilité attendues des métaux. Parce que les coquilles de valence deviennent si grandes, certains des métaux de transition sont extraits du tableau périodique et ajoutés au bas du tableau; ceux-ci connus sous le nom de Lanthanides et Actinides. De nombreux métaux de transition près du bas du tableau périodique sont rares et instables.
Métalloïdes et non-métaux
Sur le côté droit du tableau périodique, une ligne diagonale rugueuse sépare les métaux à gauche des non-métaux à droite. À cheval sur cette ligne se trouvent les métalloïdes, tels que le germanium et l'arsenic, qui ont des propriétés métalliques. Les chimistes classent tous les éléments à droite de cette ligne de démarcation comme des non-métaux, à l'exception du groupe 18 à l'extrême droite. La plupart des non-métaux sont gazeux et tous se distinguent par leur tendance à gagner des électrons et à remplir leurs couches de valence.
Gaz nobles
Le groupe 18, à l'extrême droite du tableau périodique, est entièrement composé de gaz. Ces éléments ont des couches de valence complètes et ont tendance à ne gagner ni à perdre d'électrons. En conséquence, ces gaz existent presque exclusivement sous leur forme élémentaire. Les chimistes les classent en gaz nobles ou inertes. Tous les gaz nobles sont incolores, inodores et non réactifs.