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La valence d'un élément est le nombre de liaisons qu'un atome peut former à partir de sa [[configuration électronique]] afin d'obtenir une [[Règle de l'octet|configuration électronique stable]] . C'est la mesure de la capacité d'un élément à former des liaisons et [[Composé chimique|des composés chimiques]] . Le nombre d'électrons de valence détermine la valence d'un atome. |
La valence d'un élément est le nombre de liaisons qu'un atome peut former à partir de sa [[configuration électronique]] afin d'obtenir une [[Règle de l'octet|configuration électronique stable]] . C'est la mesure de la capacité d'un élément à former des liaisons et [[Composé chimique|des composés chimiques]] . Le nombre d'électrons de valence détermine la valence d'un atome. |
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À mesure que nous descendons dans un groupe, le nombre d'électrons de valence <u>ne change pas</u> . Par conséquent, tous les éléments d'un groupe particulier ont la '''même valence''' . |
À mesure que nous descendons dans un groupe, le nombre d'électrons de valence <u>ne change pas</u> . Par conséquent, tous les éléments d'un groupe particulier ont la '''même valence'''.<ref>{{Chapitre|langue=en|titre chapitre=valency|titre ouvrage=Dictionary of Gems and Gemology|éditeur=Springer|date=2009|isbn=978-3-540-72816-0|doi=10.1007/978-3-540-72816-0_22746|lire en ligne=https://doi.org/10.1007/978-3-540-72816-0_22746|consulté le=2023-02-25|passage=899–899}}</ref><ref>{{Chapitre|langue=en|titre chapitre=Valency|titre ouvrage=Encyclopedia of Immunotoxicology|éditeur=Springer|date=2016|isbn=978-3-642-54596-2|doi=10.1007/978-3-642-54596-2_201542|lire en ligne=https://doi.org/10.1007/978-3-642-54596-2_201542|consulté le=2023-02-25|passage=947–947}}</ref> |
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En se déplaçant de gauche à droite le long d'une période, le nombre d'électrons de valence des éléments augmente et varie entre 1 et 8 (en dehors des atomes des couches d et f). La valence '''augmente''' d'abord de 1 à 4, puis elle '''diminue''' jusqu'à zéro lorsque nous atteignons les [[Gaz noble|gaz nobles]] . |
En se déplaçant de gauche à droite le long d'une période, le nombre d'électrons de valence des éléments augmente et varie entre 1 et 8 (en dehors des atomes des couches d et f). La valence '''augmente''' d'abord de 1 à 4, puis elle '''diminue''' jusqu'à zéro lorsque nous atteignons les [[Gaz noble|gaz nobles]] . |
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Il faur remerquer que cette tendance périodique est peu suivie pour les éléments lourds, en particulier pour le [[Bloc du tableau périodique|bloc f]] et les [[Métal de transition|métaux de transition]] . Ces éléments présentent '''une valence variable''' car les énergies des avant-dernières et des dernières orbitales, respectivement (n-1)d et ns, sont relativement proches. <ref>{{Ouvrage|langue=en|titre=Valency|collection=Heidelberg Science Library|année=1978|isbn=978-0-387-90268-5|doi=10.1007/978-1-4612-6262-6|lire en ligne=https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4612-6262-6}}</ref> |
Il faur remerquer que cette tendance périodique est peu suivie pour les éléments lourds, en particulier pour le [[Bloc du tableau périodique|bloc f]] et les [[Métal de transition|métaux de transition]] . Ces éléments présentent '''une valence variable''' car les énergies des avant-dernières et des dernières orbitales, respectivement (n-1)d et ns, sont relativement proches. <ref>{{Ouvrage|langue=en|titre=Valency|collection=Heidelberg Science Library|année=1978|isbn=978-0-387-90268-5|doi=10.1007/978-1-4612-6262-6|lire en ligne=https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4612-6262-6}}</ref><ref>{{Chapitre|langue=en|prénom1=M. F.|nom1=O’Dwyer|prénom2=J. E.|nom2=Kent|prénom3=R. D.|nom3=Brown|titre chapitre=Many-electron Atoms|titre ouvrage=Valency|éditeur=Springer|date=1978|isbn=978-1-4612-6262-6|doi=10.1007/978-1-4612-6262-6_4|lire en ligne=https://doi.org/10.1007/978-1-4612-6262-6_4|consulté le=2023-02-25|passage=59–86}}</ref> |
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== Propriétés métalliques et non métalliques == |
== Propriétés métalliques et non métalliques == |
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Version du 25 février 2023 à 23:58
Les tendances périodiques sont des patterns d'évolution de certaines propriétés des éléments à travers le tableau périodique. Ils ont été découverts par le chimiste russe Dmitri Mendeleïev en 1863.
Les tendances principales sont le rayon atomique, l' énergie d' ionisation, l' affinité électronique, l' électronégativité, la valence et le caractère métallique .
Ces tendances donnent une évaluation qualitative des propriétés des élément. Elles existent en raison de similarités électroniques au sein des groupes et des périodes respectifs des éléments. C'est une ilustration de la nature périodique des éléments. [1] [2]
Résumé
| Propriété périodique | Le long d'une période | En descendant un groupe |
|---|---|---|
| Rayon atomique | Diminue | Augmente |
| Énergie d'ionisation | Augmente | Diminue |
| Affinité électronique | Augmente | Diminue |
| Électronégativité | Augmente | Diminue |
| Valence | D'abord augmente puis diminue | Constant |
| Caractère non métallique | Augmente | Diminue |
| Caractère métallique | Diminue | Augmente |
Rayon atomique
Le rayon atomique est une mesure de la taille d'un atome : c'est la distance entre le noyau atomique et l' orbite électronique la plus externe dans un atome . En général, le rayon atomique diminue lorsque nous nous déplaçons de gauche à droite dans une période. Il augmente lorsque nous descendons d'un groupe.
Dans une périodes, les électrons de valence se trouvent dans la même couche la plus externe (de nombre quantique principal égal à n). Or en se déplaçant de gauche à droite dans une période, la charge nucléaire effective perçue par les électrons externes est plus grande (voir règle de Slater), ce qui augmente la force exercée par le noyau sur ces électrons. L'augmentation des forces d'attraction va rapprocher les électrons du noyau et réduire le rayon atomique des éléments.
Lorsque nous descendons dans le groupe, le rayon atomique augmente en raison de l'ajout de nouvelles couches électroniques. [3] [4]
Énergie d'ionisation
L'énergie d'ionisation est la quantité minimale d'énergie qu'un atome ou un ion gazeux doit absorber pour arracher un électron (de valence), et le sortir de l'influence de la force d'attraction du noyau. On parle de première énergie d'ionisation pour désigner l'énergie nécessaire à arracher le premier électron d'un atome neutre. De même, l'énergie nécessaire pour arracher le nième électron de l'atome neutre est appelée la nième énergie d'ionisation. [5]
L'énergie d'ionisation suit une tendace inverse à celle de la taille atomique. En effet plus le rayon atomique est petit, plus la force d'attraction est puissante et plus il est difficile d'ioniser l'atome.
Ainsi, lorsque l'on se déplace de gauche à droite au sein d'une période du tableau périodique, l'énergie d'ionisation augmente.
Cependant, lorsque l'on descende dans un groupe l'énergie d'ionisation diminue en raison de l'ajout d'une couche de valence, qui diminue l'attraction du noyau pour les électrons externes. [6] [7]
Affinité électronique
L'affinité électronique est l'énergie libérée lorsqu'un électron est ajouté à un atome neutre isolé pour former un anion.[8]
Au sein d'une période, l'affinité électronique augmente lorsque l'on progresse de gauche à droite. En effet, la charge nucléaire augmente de gauche à droite, alors que la taille atomique diminue. À mesure que la force d'attraction entre le noyau et de les électrons externes est plus puissante il est plus facile d'ajouter un électron.
Lors de la descende au sein d'un groupe, l'affinité électronique diminuera en même temps que la taille atomique augmente en raison de l'ajout d'une couche de valence, qui diminue l'attraction du noyau pour les électrons externes.
Selon la tendance précédente, le fluor devrait avoir la plus grande affinité électronique mais sa petite taille génère de la répulsion entre les électrons, ce qui donne au chlore l'affinité électronique la plus élevée de la famille des halogènes . [9]
Électronégativité
L'électronégativité est la tendance d'un atome dans une molécule à attirer vers lui la paire d'électrons partagée lors de la formation d'une liaison chimique. C'est une propriété sans dimension qui permet de caractériser la nature de la liaison. [10] L'échelle la plus couramment est l'échelle de Pauling conçue par Linus Pauling . Selon cette échelle, le fluor est l'élément le plus électronégatif, tandis que le césium est l'élément le moins électronégatif.[11]
En termes de tendance, lorsque l'on se déplace de gauche à droite sur une période du tableau périodique moderne, l'électronégativité augmente car la charge du noyau augmente, ce qui lui permet d'intéragir davantage avec les électrons engagés dans la liaison.[12]
Si on descend dans un groupe, l'électronégativité diminue à mesure que la taille atomique augmente en raison de l'ajout d'une couche de valence, diminuant ainsi l'attraction de l'atome pour les électrons.
Cependant, dans le groupe XIII ( famille du bore ), l'électronégativité diminue du bore à l'aluminium, puis augmente à mesure qu'on descend dans le reste du groupe. Cela est dû au mauvais blindage des électrons d et f internes, ce qui va augmenter la charge nucléaire effective. En conséquence, la force d'attraction du noyau pour les électrons augmente, ainsi que l'électronégativité entre l'aluminium et le thallium . [13] [14]
Valence
La valence d'un élément est le nombre de liaisons qu'un atome peut former à partir de sa configuration électronique afin d'obtenir une configuration électronique stable . C'est la mesure de la capacité d'un élément à former des liaisons et des composés chimiques . Le nombre d'électrons de valence détermine la valence d'un atome.
À mesure que nous descendons dans un groupe, le nombre d'électrons de valence ne change pas . Par conséquent, tous les éléments d'un groupe particulier ont la même valence.[15][16]
En se déplaçant de gauche à droite le long d'une période, le nombre d'électrons de valence des éléments augmente et varie entre 1 et 8 (en dehors des atomes des couches d et f). La valence augmente d'abord de 1 à 4, puis elle diminue jusqu'à zéro lorsque nous atteignons les gaz nobles .
Il faur remerquer que cette tendance périodique est peu suivie pour les éléments lourds, en particulier pour le bloc f et les métaux de transition . Ces éléments présentent une valence variable car les énergies des avant-dernières et des dernières orbitales, respectivement (n-1)d et ns, sont relativement proches. [17][18]
Propriétés métalliques et non métalliques
Les propriétés métalliques augmentent généralement dans le bas du tableau. Les électrons les plus externes sont plus lâchement liés car l'interraction noyau-électrons de valence diminue. Ces électrons sont donc davantage capables de conduire la chaleur et l'électricité.
En suivant une période de gauche à droite, l'interaction croissante entre les noyaux et les électrons les plus externes va diminuer le caractère métallique des atomes.
Suivant la tendance inverse, le caractère non métallique diminue au fil des groupes et augmente au fil des périodes. [19] [20]
Voir également
Les références
- (en) The Periodic Table I, vol. 181, coll. « Structure and Bonding », (ISBN 978-3-030-40024-8, DOI 10.1007/978-3-030-40025-5, S2CID 211038510, lire en ligne)
- (en) Gary J. Schrobilgen, « Chemistry at the Edge of the Periodic Table: The Importance of Periodic Trends on the Discovery of the Noble Gases and the Development of Noble-Gas Chemistry », dans The Periodic Table I: Historical Development and Essential Features, Springer International Publishing, (ISBN 978-3-030-40025-5, DOI 10.1007/430_2019_49, lire en ligne), p. 157–196
- « atomic and ionic radius », www.chemguide.co.uk (consulté le )
- Huggins, « Atomic Radii. I », Physical Review, vol. 19, no 4, , p. 346–353 (DOI 10.1103/PhysRev.19.346, lire en ligne)
- (en) « 7.4: Ionization Energy », Chemistry LibreTexts, (consulté le )
- (en-US) « Ionization Energy Trend | Science Trends », sciencetrends.com, (consulté le )
- (en) Zadeh, « Atomic shells according to ionization energies », Journal of Molecular Modeling, vol. 25, no 8, , p. 251 (ISSN 0948-5023, PMID 31346734, DOI 10.1007/s00894-019-4112-6, S2CID 198913558, lire en ligne)
- (en) « Electron affinity », dans Encyclopedic Dictionary of Polymers, Springer, (ISBN 978-0-387-30160-0, DOI 10.1007/978-0-387-30160-0_4245, lire en ligne), p. 350–350
- (en-US) « Electron Affinity Trend | Science Trends », sciencetrends.com, (consulté le )
- The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), « IUPAC - electronegativity (E01990) », sur goldbook.iupac.org (consulté le )
- (en) Barry R. Bickmore et Matthew C. F. Wander, « Electronegativity », dans Encyclopedia of Geochemistry: A Comprehensive Reference Source on the Chemistry of the Earth, Springer International Publishing, (ISBN 978-3-319-39312-4, DOI 10.1007/978-3-319-39312-4_222, lire en ligne), p. 442–444
- (en) John Mullay, « Estimation of atomic and group electronegativities », Electronegativity, Springer, , p. 1–25 (ISBN 978-3-540-47786-0, DOI 10.1007/BFb0029834, lire en ligne, consulté le )
- (en) « 21.1: The Elements of Group 13 », Libretexts, (consulté le )
- (en) Franz et Inoue, « Advances in the development of complexes that contain a group 13 element chalcogen multiple bond », Dalton Transactions, vol. 45, no 23, , p. 9385–9397 (ISSN 1477-9226, PMID 27216700, DOI 10.1039/C6DT01413E, lire en ligne)
- (en) « valency », dans Dictionary of Gems and Gemology, Springer, (ISBN 978-3-540-72816-0, DOI 10.1007/978-3-540-72816-0_22746, lire en ligne), p. 899–899
- (en) « Valency », dans Encyclopedia of Immunotoxicology, Springer, (ISBN 978-3-642-54596-2, DOI 10.1007/978-3-642-54596-2_201542, lire en ligne), p. 947–947
- (en) Valency, coll. « Heidelberg Science Library », (ISBN 978-0-387-90268-5, DOI 10.1007/978-1-4612-6262-6, lire en ligne)
- (en) M. F. O’Dwyer, J. E. Kent et R. D. Brown, « Many-electron Atoms », dans Valency, Springer, (ISBN 978-1-4612-6262-6, DOI 10.1007/978-1-4612-6262-6_4, lire en ligne), p. 59–86
- (en) Daw, Foiles et Baskes, « The embedded-atom method: a review of theory and applications », Materials Science Reports, vol. 9, no 7, , p. 251–310 (ISSN 0920-2307, DOI 10.1016/0920-2307(93)90001-U, lire en ligne)
- (en) « C9.1 – Periodic Trends », IGCSE AID, (consulté le )