III.5. Périodicité des propriétés.

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 Progressivement, on s' aperçoit qu' on peut découper le tableau périodique en différents blocs:
 
 

. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
K 1H 2He
L 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne
M 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
N 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr
O 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe
P 55Cs 56Ba 57La 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Ir 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn
Q 87Fr 88Ra 89Ac 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Uun 111Uuu 112Uud . 114Uuq . 116Uuh . 118Uuo

Sans oublier un bloc interne relatif aux orbitales f:
 
 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lw

Le bloc "bleu" se nomme " bloc s ", le "jaune": " bloc d ", le "rose" : " bloc p " et enfin le "vert":  " bloc f ".

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III.5.1. Le bloc s.

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Il correspond aux colonnes 1 et 2 du tableau périodique, à savoir , respectivement,  les colonnes des "alcalins" et des "alcalino-terreux".
La structure électronique des atomes des éléments contenus dans ces deux colonnes est du type:

[ Gaz rare précédent ] nsx np0 (n - 1)d0

Le nombre n désigne le nombre quantique principal.
La  sous-couche (n - 1)d est indiquée lorsqu' elle existe. Elle n' existe que lorsque n = 4 et au-delà. Il n' existe évidemment pas de sous-couche 2d....
Les valeurs respectives de x sont: 1, pour les alcalins et 2, pour les alcalino-terreux.
 
 

Colonne 1
Alcalins
Nom Structure électronique
Alcalins
3Li Lithium [ He ] 2s1
11Na Sodium [ Ne ] 3s1
19K Potassium [ Ar ] 4s1
37Rb Rubidium [ Kr ] 5s1
55Cs Césium [ Xe ] 6s1
87Fr Francium [ Rn ] 7s1

 
 Colonne 2
Alcalino-terreux
Nom Structure électronique
Alcalino-terreux
4Be Béryllium [ He ] 2s2
12Mg Magnésium [ Ne ] 3s2
20Ca Calcium [ Ar ] 4s2
38Sr Strontium [ Kr ] 5s2
56Ba Barym [ Xe ] 6s2
88Ra Radium [ Rn ] 7s2

Le bloc s est constitué de métaux. Aucun atome des éléments du bloc s ne constitue une exception à la règle mnémotechnique de KLECHKOWSKY.

Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont très fragiles à l' oxydation: on conserve par exemple le sodium, métal particulièrement mou, qu' on découpe en tranches comme un gâteau, sous de l' huile de paraffine.

Les métaux alcalins vont donner préférentiellement des cations monovalents. Le degré d' oxydation de ces cations sera donc +I.

En perdant le seul électron périphérique qu' ils possèdent les métaux alcalins vont acquérir la structure électronique du gaz rare qui précède et qui leur confèrera une grande stabilité et une grande inertie chimiques. En effet, l' ion sodium Na+ est très inerte chimiquement et ne réagit avec quasiment aucun composé chimique.
 
 

Cation d' un métal alcalin. Nomenclature Structure électronique
7Li+ Cation lithium
( I )
[ He ]
11Na+ Cation sodium 
( I )
[ Ne ]
19K+ Cation
potassium
( I )
[ Ar ]
37Rb+ Cation
rubidium
( I )
[ Kr ]
55Cs+ Cation
césium
( I )
[ Xe ]
87Fr+ Cation
francium
( I )
[ Rn ]

En perdant leurs deux électrons présents sur leur couche périophérique les métaux alcalino-terreux vont acquérir la structure électronique du gaz rare le plus proche et devenir des cations divalents extrêmement stables chimiquement.
Le degré d' oxydation usuel des cations alcalino-terreux est donc + II.
 
 

Cations des métaux alcalino-terreux. Nomenclature Structure électronique 
4Be2+ Cation
béryllium ( II )
[ He ]
12Mg2+ Cation
magnésium
( II )
[ Ne ]
20Ca2+ Cation calcium ( II ) [ Ar ]
38Sr2+ Cation strontium ( II ) [ Kr ]
56Ba2+ Cation baryum ( II ) [ Xe ]
88Ra2+ Cation radium
( II )
[ Rn ]

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III.5.2. Le bloc p.

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Situé à la droite du tableau périodique il rassemble les colonnes 13, 14, 15, 16, 17 et 18 du tableau périodique.

La structure électronique des atomes des éléments chimiques de ce bloc est donnée par:

[ Gaz rare précédent ] ns2 npx ( n - 1)d10 ( n - 2 )f14

Avec x qui prend successivement les valeurs suivantes: 1, 2, 3, 4, 5 et 6.

Bien entendu, si jamais la couche ( n -  1 )d existe. Cela ne se rencontre que lorsque n est égal à 4 au minimum. Pour les valeurs de n inférieures à 4 il est bien entendu qu' il n' existe pas de sous-couches 2d ou... 1d!!!

Bien entendu encore,  si jamais la couche ( n - 2 )f existe. Cela n' arrive que lorsque n est égal à 6 ou 7.

Les atomes des éléments chimiques de ces six colonnes du bloc p ne constituent aucune exception à la règle mnémotechnique de KLECKOWSKY quant à leur structure électronique.

Le bloc p est constitué de métaux, de non métaux et d' éléments "tangents" tels que l' arsenic ou le germanium.
 
 

Colonne 13 Nom Structure électronique
5B Bore [ He ] 2s2 2p1
13Al Aluminium [ Ne ] 3s2 3p1
31Ga Gallium [ Ar ] 4s2 4p1 3d10
49In Indium [ Kr ] 5s2 5p1 4d10
81Tl Thallium [ Xe ] 6s2 6p1 5d10 4f14

 
Colonne 14 Nom Structure électronique
6C Carbone [ He ] 2s2 2p2
14Si Silicium [ Ne ] 3s2 3p2
32Ge Germanium [ Ar ] 4s2 4p2 3d10
50Sn Etain [ Kr ] 5s2 5p2 4d10
82Pb Plomb [ Xe ] 6s2 6p2 5d10  4f14

 
Colonne 15 Nom Structure électronique
7N Azote [ He ] 2s2 2p3
15P Phosphore [ Ne ] 3s2 3p3
33As Arsenic [ Ar ] 4s2 4p3 3d10
51Sb Antimoine [ Kr ] 5s2 5p3 4d10
83Bi Bismuth [ Xe ] 6s2 6p3 5d10 4f14

 
 
Colonne 16, dite des "chalcogènes". Nom Structure électronique
8O Oxygène [ He ] 2s2 2p4
16S Soufre [ Ne ] 3s2 3p4
34Se Sélénium [ Ar ] 4s2 4p4 3d10
52Te Tellure [ Kr ] 5s2 5p4 4d10
84Po Polonium [ Xe ] 6s2 6p4 5d10 4f14

 
Colonne 17, dite des halogènes. Nom Structure électronique.
9F Fluor [ He ] 2s2 2p5
17Cl Chlore [ Ne ] 3s2 3p5
35Br Brome [ Ar ] 4s2 4p5 3d10
53I Iode [ Kr ] 5s2 5p5 4d10
85At Astate [ Xe ] 6s2 6p5 5d10 4f14

 
 
Colonne 18, dite des gaz rares ou des gaz nobles. Nom Structure électronique
2He hélium 1s2
10Ne Néon [ He ] 2s2 2p6
18Ar Argon [ Ne ] 3s2 3p6
36Kr Krypton [ Ar ] 4s2 4p6 3d10
54Xe Xénon [ Kr ] 5s2 5p6 4d10
86Rn Radon [ Xe ] 6s2 6p6 5d10 4f14

Les atomes des éléments chimiques de la colonne 16, la colonne des chalcogènes, ont tendance à donner des anions divalents, afin d' acquérir la configuration électronique du gaz rare le plus proche. Leur degré d' oxydation, lorsqu' ils ont formé ces anions divalents, est - II.
 
 

Anions des chalcogènes. Nom Structure électronique.
8O2- Anion oxyde [ Ne ]
16S2- Anion sulfure [ Ar]
34Se2- Anion séléniure [ Kr ]
52Te2- Anion tellurure [ Xe ]
84Po2- Anion poloniure [ Rn ]

La colonne 17, celle des halogènes, voit les atomes de ses éléments chimiques donner préférentiellement des anions monovalents, très stables chimiquement. Le degré d' oxydation des éléments chimiques de cette colonne, lorsqu' ils forment ces anions monovalents est: - I.
 
 

Anions issus des halogènes Nom Structure électronique
9F - Anion fluorure [ Ne ]
17Cl - Anion chlorure [ Ar ]
35Br - Anion bromure [ Kr ]
53I - Anion iodure [ Xe ]
85At - Anion astature [ Rn ]

Les atomes des éléments chimiques de la dernière colonne, la colonne 18, la colonne des gaz rares, sont très stables chimiquement. leur couche électronique externe est saturée et leur réactivité chimique est extrêmement faible.
Le degré d' oxydation des éléments de cette colonne, lorsqu' ils figurent sous la forme d' atomes, est égal à 0.

Nous avons passé en revue les colonnes les plus "marquées". C' est à dire les colonnes pour lesquelles on observe un comportement analogue pour tous les éléments qui constituent chacune d' entre elles.

Pour les colonnes 13, 14 et 15 , du fait qu' elles chevauchent la zone frontière "métaux-non métaux" les résultats sont moins simples à formaliser de façon globale.
 

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