Par Mary MacIntosh Mis à jour le 30 août 2022
Le tableau périodique est la pierre angulaire de la chimie, cataloguant tous les éléments chimiques connus, des espèces naturelles aux créations synthétiques. Son agencement moderne, mis au point par le chimiste russe Dmitri Mendeleïev en 1869, place les éléments dans une grille définie par le numéro atomique, plutôt que par l'ancien ordre des poids atomiques.
Dans cette disposition, chaque élément occupe une position unique à l'intersection d'un groupe vertical (colonne) et d'une période horizontale (ligne). Les sept périodes correspondent à des expansions successives de la couche électronique, tandis que les 18 groupes reflètent des configurations d'électrons de valence partagées qui déterminent un comportement chimique analogue.
Au cœur de chaque élément se trouve un atome :un noyau chargé positivement entouré d’un nuage d’électrons. Le nombre de protons – son numéro atomique – détermine l’identité de l’élément. Les électrons peuplent des coquilles discrètes ; la coque la plus externe, ou de valence, dicte la façon dont un élément réagit. Les éléments d'un même groupe ont un nombre d'électrons de valence identique, ce qui explique leurs modèles de réactivité parallèles. Au fur et à mesure que l'on parcourt une période de gauche à droite, les coquilles de valence se remplissent séquentiellement, rendant compte du changement progressif des propriétés.
À l’extrême gauche du tableau se trouvent les métaux alcalins très réactifs (Groupe 1) et, à côté d’eux, les métaux alcalino-terreux légèrement moins réactifs (Groupe 2). À l'exception de l'hydrogène, les métaux alcalins possèdent un seul électron de valence qui est facilement cédé, ce qui les rend explosifs dans l'air ou dans l'eau. Les métaux alcalino-terreux, avec deux électrons de valence, sont un peu plus durs mais encore rarement trouvés sous leur forme élémentaire dans la nature.
La région centrale du graphique (Groupes 3 à 12) est dominée par les métaux de transition. Ces éléments sont solides à température ambiante (le mercure étant le seul liquide), présentent un éclat métallique et sont malléables. Leurs orbitales d partiellement remplies autorisent une gamme d’états d’oxydation, ce qui les rend polyvalentes en catalyse et en science des matériaux. Les séries de lanthanides et d'actinides, représentant le remplissage d'électrons f, sont traditionnellement affichées sous le tableau principal.
Une frontière diagonale sépare le bloc métallique du bloc non métallique. Les métalloïdes tels que le germanium et l'arsenic, positionnés le long de cette ligne, présentent des propriétés intermédiaires. À droite se trouvent les non-métaux :des gaz comme l’hydrogène et l’azote aux éléments comme l’oxygène et le fluor. Ces espèces ont généralement des électronégativités élevées et ont tendance à gagner des électrons pour obtenir des couches à valence complète.
Le groupe 18 héberge les gaz rares :hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon. Leurs coques extérieures sont complètes, leur conférant une extrême inertie chimique. Par conséquent, ils restent presque exclusivement sous forme élémentaire, apparaissant sous forme de gaz incolores et inodores à température et pression standard.