Les éléments: Familles et éléments
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   Les éléments



Une famille regroupe des éléments ayant une structure électronique périphérique (externe) semblable, ils ont souvent des similitudes dans leurs propriétés.

Familles principales

Les alcalins (I)

Eléments de la colonne I, très réactifs et décomposent l'eau avec une émission de dihydrogène H2. Ces métaux peuvent facilement perdre leur électron célibataire. Ils n'existent dans la nature que sous forme de composés (trop réactifs).

  • Na:   Se trouve sous forme de sel (NaCl). Utilisé comme fluide caloporteur à l'état fondu.
  • K:     Se trouve sous forme de KCl ou de KNO3 (le mélange donne le salpêtre).

Les alcalino-terreux (II)

Les métaux de la deuxième colonne (II) sont moins réactifs que les alcalins, on les appelle les alcalino-terreux. Ils perdent facilement deux électrons.

  • Ca:   Se trouve sous forme de CaCO3, c'est le calcaire, la craie ou le marbre.

Les éléments terreux (III)

Ce sont tous des métaux sauf le bore, ils peuvent perdre 3 électrons.

  • Al:     Se trouve sous forme d'alumine Al2O3, très dur et utilisé comme abrasif (corindon). Certaines variétés naturelles sont précieuses (saphir, rubis).

Les carbonides (IV)

Seul Sn et Pb sont des métaux. Ils peuvent perdre ou capter 4 électrons. Le caractère métallique disparaît progressivement dans la colonne.

  • C:    Existe sous forme d'élément: graphite, diamant, carbone amorphe et fullerènes. Les composés du carbone sont très nombreux (chimie organique).
  • Si:    Existe sous forme de quartz SiO2. Entre dans la composition du verre. Silicone (molécules longues et complexes).
  • Pb:     Métal, mou et dense, ses composés sont toxiques.

Azotides (V)

Ils ont tendance à capter des électrons.

  • N:    N2 est une forme très stable et qui compose le 80% de notre atmosphère. Deux autres formes très courante sont les anions nitrate NO3- et nitrite NO2-.

Sulfurides (VI)

Ils ont tendance à capter 2 électrons.

  • O:    Gaz, existe sous la forme stable de O2 (oxygène de l'air), entretient la combustion. Existe aussi sous la forme d'ozone O3. Composés nombreux et divers: oxydes, acides.
  • S:    Dans la nature, on le trouve sous forme d'immenses gisements libres ou sous forme de minerais, comme la galène PbS par exemple. Sa forme la plus stable est une molécule cyclique formée de 8 atomes, S8. Ses composés sont nombreux.

Halogènes (VII)

Tous des non-métaux, très réactifs, corrosifs. Existent sous forme de molécules diatomiques (F2, Cl2....). Forte tendance à capter un électron.

  • F2      Gaz très corrosif.
  • Cl2    Gaz très corrosif et toxique (eau de Javel)
  • Br2    Liquide rouge, volatil et très corrosif.
  • I2       Solide d'aspect métallique, toxique, désinfectant, colorant. (vapeurs violettes par chauffage)

La réactivité des halogènes diminue dans la colonne.

Gaz rares (VIII)

Ce sont tous des gaz extrêmement peu réactifs c'est pourquoi on leur donne parfois le nom de gaz inertes (ce qui n'est pas tout à fait vrai). Cela est dû au fait que leur dernière couche électronique est complète, ils n’ont donc guère tendance à perdre ou gagner des électrons.

  • He    Utilisé comme gaz ascensionnel.

Eléments de transition

Ces éléments ont un remplissage électronique irrégulier dû à la proximité de certaines sous-couches électroniques (d). Ce sont tous des métaux, leurs propriétés chimiques sont assez semblables. Les composés des éléments de transitions sont nombreux, ils peuvent d'autre part former entre eux quantité d'alliages métalliques de nature et de compositions diverses.

On y trouve les métaux les plus courants tels que le fer ou le cuivre.

Terres rares

Ces éléments correspondent au remplissage d'une sous-couche particulière (f). Il y a peu de différenciation entre eux.

Notes supplémentaires:

Hydrogène

Il s'agit d'un élément à part qui ne fait partie d'aucune famille. On le place souvent dans la famille des alcalins mais il n'a aucune de leurs propriétés.

Sa forme la plus stable est le dihydrogène H2.

Il possède une propriété particulière, s'il perd un électron, il devient un proton. On verra plus loin que cela est lié à l'acidité.

Distribution des éléments dans la nature

Globe terrestre:   

  • Noyau (Fe-Ni)       r=3470 km, solide et liquide
  • Manteau (Fe-Mg)  épaisseur =2880 km, solide
  • Croûte terrestre (Al-Si)     épaisseur =17km, solide    (O: 47%poids, Si 28%, Al 8%)

Air sec:

  • N2:    78%            Ar:    environ 1%
  • O2:    21%            CO2:    0,03%