Tableau périodique et diagramme d'énergie des éléments

Si nous analysons la distribution électronique d'un atome donné dans le diagramme d'énergie (ou diagramme de Pauling) il est possible de "prédire" deux questions concernant l'emplacement de l'élément de cet atome dans le tableau Périodique: la période et la famille.

Considérons d'abord la période :

Par exemple, considérons le cas de quatre éléments d'époques différentes :

·Be (Z = 4): A ordre géométrique de la distribution électronique du béryllium est de: 1s² / 2s².

Voir que 2 niveaux ont été remplis, donc le béryllium est du 2º cours du temps.

·Na (Z = 11): L'ordre géométrique de la distribution électronique du sodium est: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s¹.

Dans ce cas, 3 niveaux ont été remplis, donc le sodium provient du 3º cours du temps.

·As (Z = 33): L'ordre géométrique de la distribution électronique de l'arsenic est: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ / 4s²4P³.

4 niveaux ont été remplis, donc l'arsenic provient du 4º cours du temps.

·I (Z = 53): L'ordre géométrique de la distribution électronique de l'iode est: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ / 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ / 5s²5P⁵.

5 niveaux ont été remplis, donc l'iode provient du 5º cours du temps.

Voyons maintenant comment nous pouvons découvrir la famille d'éléments :

Voyez comment cela se produit dans chacun des groupes d'éléments mentionnés ci-dessus :

·Éléments représentatifs :

Ces éléments sont ceux qui appartiennent aux familles: 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 et 18. Ils sont aussi appelés éléments typiques ou caractéristiques et dans les tableaux non encore mis à jour ils correspondent aux éléments qui se trouvent dans les colonnes A (IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIII A).

Chaque fois que l'électron le plus énergétique se trouve dans un sous-niveau s ou p, ce sera un élément représentatif. De plus, la somme des électrons qui ont été remplis au niveau le plus externe nous montre quelle est leur famille respective.

Voyez comment cela se produit :

·Famille 1 : Tous ont 1 électron dans le dernier niveau d'énergie.

Exemples:

₁H: 1s¹ → Bien qu'il ne soit pas un métal alcalin, l'hydrogène apparaît dans le tableau de la famille 1 car il possède 1 électron dans sa dernière et unique couche.

₃J'ai lu: 1s² / 2s¹

₁₁Dans: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s¹

₁₉K: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶  / 4s¹

₃₇Rb: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ / 4s² 4p⁶ / 5s¹

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₅₅Cs: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ / 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ / 5s² 5p⁶ / 6s¹

₈₇Fr: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ / 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ / 5s² 5p⁶ 5j¹⁰ / 6s² 6p⁶  / 7s¹

Ainsi, nous pouvons conclure que la configuration électronique des éléments de ce groupe se termine par nous¹ (n = 1 à 7).

Cela nous aide à voir qu'il y a alors une généralisation à d'autres groupes ou familles :

·Famille 2 : Tous ont 2 électrons dans le dernier niveau et la configuration électronique se termine par nous².

·Famille 13 : Tous ont 3 électrons dans le dernier niveau et la configuration électronique se termine par nous² np¹.

·Famille 14 : Tous ont 4 électrons dans le dernier niveau et la configuration électronique se termine par nous² np².

·Famille 15 : Tous ont 5 électrons dans le dernier niveau et la configuration électronique se termine par nous² np³.

·Famille 16 : Tous ont 6 électrons dans le dernier niveau et la configuration électronique se termine par nous² np⁴.

·Famille 17 : Tous ont 7 électrons dans le dernier niveau et la configuration électronique se termine par nous² np⁵.

•  Éléments de transition externes :

Les éléments de transition sont ceux qui sont dans les familles de 3 à 12, et les éléments de transition externes sont ceux qui sont exposés (externes). Dans les anciennes tables, les éléments de transition occupent les colonnes B.

Ils ont l'électron plus énergique sur un sous-niveau d incomplet. Votre configuration électronique se termine par nous² (n-1)d ^{(1 à 8)}.

Voir deux exemples, dont les réglages sont désormais dans l'ordre énergétique :

₂₈Ni: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²3d⁸

₃₉Y: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s²4d¹

•  Éléments de transition internes :

Ce sont des éléments qui occupent le groupe 3 du tableau périodique, mais restent internes et, pour les voir, nous tirons une ligne répétant les périodes 6 et 7 en dessous du tableau. La période 6 est appelée la série des lanthanides et la période 7 est la série des actinides.

Les éléments de transition internes ont l'électron le plus énergétique de l'atome dans l'état fondamental dans un sous-niveau incomplet f. Votre configuration électronique se termine par nous² (n - 2)f ^{(1 à 13)}.

Exemple avec configuration électronique en ordre de marche :

₅₇La: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶6s² 4f¹.

Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie

Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Tableau périodique et diagramme d'énergie des éléments »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/tabela-periodica-diagrama-energia-dos-elementos.htm. Consulté le 27 juin 2021.