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Comprendre le tableau périodique

Hey, le fameux tableau périodique. Si tu es en seconde à ARC4 et que tu as besoin d'un rappel sur comment il fonctionne le tableau périodique, la mini-récup, elle est pour toi. Là, je veux juste préciser une chose. Je vais faire un rappel avec toi sur le fonctionnement du tableau périodique, mais je vais parler des notions qui sont vues en ST, c'est-à-dire en science et technologie.

Si tu es en sciences et technologies d'environnement, c'est-à-dire dans l'option de sciences de secondaire 4, tu as vu des choses supplémentaires, mais je n'entrêterai pas dans cette mini-réquête. Donc, le tableau périodique. Le tableau périodique, c'est super important de comprendre son fonctionnement. Pourquoi ?

Le tableau périodique, c'est comme un dictionnaire. Il donne plein de réponses. Tu y as accès dans les examens. C'est utile de l'utiliser.

Mais au même titre qu'un dictionnaire, il faut que tu saches que les mots sont en ordre alphabétique. Il faut que tu connaisses les abréviations pour dire que c'est un verbe, c'est un nom, c'est un adjectif, et ainsi de suite. Mais le tableau périodique, il y a une structure qui veut dire quelque chose. C'est ce qu'on va regarder ensemble.

En gros, le tableau périodique, c'est un répertoire qui regroupe des informations sur tous les éléments chimiques qui sont connus, sur les 118 éléments chimiques. Première des choses, on voit que chaque élément est dans une case. Bien, chacune des cases, c'est comme la carte d'identité de ton élément chimique.

La case te donne des informations précises sur l'élément. Son nom, son symbole, son numéro atomique et sa masse atomique. Il peut y avoir des fois des informations supplémentaires, mais les informations de base contenues dans chacune des cases, c'est celles-là. Le nombre d'éléments va changer selon que tu as un tableau périodique en anglais, en français, en espagnol. Par contre, le symbole chimique est universel, c'est-à-dire qu'il est le même, peu importe la langue qu'on utilise.

Le numéro atomique est important pour nous parce que le numéro atomique correspond au nombre de protons qui sont contenus dans le noyau d'un atome de chacun des éléments. La masse atomique, on n'en parle pas aujourd'hui. La masse atomique, c'est le nombre de nucléons, c'est-à-dire protons plus neutrons, mais ça, c'est vu en STE.

Pour aujourd'hui, on n'en parle pas. Toutes les cases vont être regroupées ensemble dans une structure qui est en rangées et en colonnes dans le tableau périodique. Rangées, colonnes, tout ça. Mais dis-toi que ce n'est pas pour rien que les éléments ont été mis dans une colonne.

dans certaines colonnes, dans certaines rangées. C'est comme un calendrier, tiens. Si tu regardes un calendrier, la première colonne, en fait, pas la première colonne nécessairement, mais une colonne regroupe toutes les journées du mois qui sont un lundi.

Une autre colonne regroupe toutes les journées du mois qui sont un mardi, et ainsi de suite. Par la suite, les rangées, elles correspondent aux différentes semaines de ton mois. C'est la même chose dans le tableau périodique. Les rangées et les colonnes ont... une signification particulière.

Et ce n'est pas pour rien que certains éléments sont mis dans la même colonne ou dans la même rangée. Par contre, on n'appelle pas les colonnes, on définit pas le tableau périodique en termes de colonne et de rangée. On va plutôt parler en termes de famille et de période. D'abord, les familles.

Les familles, ce sont les colonnes du tableau périodique. Puis, on peut remarquer que les familles sont numérotées dans le haut des numéros 1 à 18. Il existe donc 18 familles dans le tableau périodique. Mais si tu remarques en dessous des chiffres 1 à 18, on a aussi des chiffres romains accompagnés d'une lettre.

Il y en a certains qui ont la lettre A et certains ici dans le milieu qui ont la lettre B. Parce que les familles, elles ont été divisées en deux grands groupes. On a d'abord les familles A.

les familles du groupe A. Et on a ceux-là, groupe A, juste à dire, c'est les familles dites principales. Puis, on a ensuite tous les éléments qui sont dans le milieu, qui sont les familles du groupe B.

Les familles du groupe B, ce sont des métaux de transition. En secondaire 4, ce n'est pas ceux-là qui vont être étudiés. On va vraiment s'intéresser au groupe A, c'est-à-dire aux deux premières familles qui sont...

sur la gauche du tableau périodique, et aux six familles qui se situent sur la droite. Le petit... Chiffre main, ici accompagné de la lettre A, va donc nous permettre de définir qu'on a 8 familles dans le groupe A.

Familles 1A, 2A, 3A et ainsi de suite. Première des choses, colonne égale famille. Ensuite, on a aussi des rangées dans le tableau périodique. Les rangées, on ne les appelle pas des rangées, on va les appeler des périodes.

Pourquoi on appelle les rangées des périodes ? En fait, c'est que tous les éléments qui sont dans la même période possèdent des caractéristiques qui vont varier. Par exemple, une caractéristique pourrait augmenter au fur et à mesure d'une période, donc vers la droite, et ça va se répéter de période en période.

Ça va se répéter de façon périodique. C'est pour ça que les rangées, on les appelle des périodes en réalité. Dans notre tableau, on a...

6 rangées. Et elles sont numérotées, pardon, 6 rangées, on en a 7, OK ? Elles sont numérotées sur le côté, là on voit pas super bien la première, mais elles sont numérotées de 1 à 7 sur le côté.

Ça nous permet donc de décrire, OK, on est dans la première période, dans la deuxième période, dans la troisième période, et ainsi de suite. Petite précision, on voit qu'il y a deux rangées dans le bas. Ces deux rangées-là, ce ne sont pas des périodes supplémentaires.

Ce n'est pas la période 8 et la période 9. En fait, ce sont des éléments, les lantanides et les actinides, qui seraient inclus dans la sixième et dans la septième période. Mais on s'entend que si on les incluait, il faudrait ouvrir notre tableau périodique et les intégrer, ce qui fait que mon tableau périodique, en ce moment, ne rentrerait même pas dans l'écran. Pour le rendre moins large, on les a tout simplement retirés et mis sous le tableau périodique. Et avec tout ça, petite question pour toi. Est-ce que c'est vrai ou faux, l'hélium se situe sur la même période que l'hydrogène ?

En fait, cette affirmation-là, elle est vraie. Pourquoi ? Bien, supposons qu'on revient à notre tableau périodique. On voit que l'hydrogène est ici sur le coin gauche du tableau périodique, sur le coin supérieur. Alors que l'hélium, il est sur le coin supérieur droit du tableau périodique.

Évidemment, il n'y a pas d'éléments chimiques qui suivent, donc qui les relient ensemble. Par contre, si on regarde sur le côté, ils sont tous les deux au niveau de la période 1. Ainsi, ce n'est pas parce qu'une période n'est pas complète que ce n'est pas une période. D'accord ?

Je te donne un petit truc. Quand tu reçois un tableau périodique, Il arrive souvent qu'on oublie une période. Par exemple, si je te dis le scandium qui est justé Maintenant que je te dis il est dans quelle période le scandium ?

Bien, il y a plusieurs personnes qui vont oublier qu'il faut regarder le chiffre sur le côté. Donc, le scandium, il est dans la période numéro 4. Pourquoi on oublie ? Parce que souvent, il y a quelqu'un qui va dire il est dans la 2, dans la 3, même dans la première Pourquoi ? Parce qu'il n'y a aucun élément au-dessus.

Mais en fait… Même s'il n'y a pas d'élément au-dessus, ça ne veut pas dire qu'on est dans la première période. Donc, mon truc, c'est quand tu reçois un tableau périodique dans un examen, ou même pour tes exercices, il peut être pratique de venir faire des lignes pour compléter les périodes. Ici, j'ai fait une ligne entre l'hydrogène et l'hélium pour me rappeler qu'ils font partie de la même période. Je peux faire la même chose entre le beryllium et le bord, et entre le magnésium et l'aluminium.

Et là, ça fait que même s'il n'y a pas d'élément chimique à ces emplacements-là, je n'oublierai pas qu'il y a quand même une période qui était à un niveau précédent. Donc, de connaître la période et la famille d'un élément chimique, c'est pratique. Ça nous permet de le situer dans le tableau périodique. Par exemple, je peux dire... Supposons que j'ai un élément qui est dans la première période, dans la première famille et dans la deuxième période, je sais automatiquement que je parle du lithium.

Mais on s'entend là, famille, période, ce n'est pas juste pour situer un élément dans le tableau périodique, ça signifie aussi quelque chose. On va parler des familles en premier, on regarde les périodes après. Les familles, en fait, Je te rappelle, famille, c'est chacune des colonnes de notre tableau périodique. Les familles regroupent des éléments chimiques qui ont des propriétés, des caractéristiques semblables.

ils vont avoir tendance à réagir de façon similaire. Pourquoi ils réagissent de façon similaire ? En fait, tous les éléments chimiques qui sont dans une même famille possèdent le même nombre d'électrons de valence.

Et ce nombre-là nous est indiqué par le numéro de la famille en chiffres romains. Hé, petit rappel, c'est quoi un électron de valence ? Les électrons de valence, rappelle-toi, c'est les électrons qui sont situés sur la dernière... couche électronique sur la couche périphérique. Donc, le numéro en chiffres romains m'indique que j'ai un électron de valence, deux électrons de valence, trois électrons de valence, et ainsi de suite.

Ça ne donne pas le nombre d'électrons total, uniquement ceux sur la dernière couche électronique. À cause de cette raison-là, les familles vont posséder des caractéristiques qui se ressemblent. En fait, les éléments d'une même famille vont posséder des caractéristiques semblables. Les scientifiques ont décidé de donner des noms de familles particuliers à certaines des colonnes du tableau périodique parce que les éléments qui s'y retrouvaient ont vraiment des propriétés particulières. Il y a quatre familles qui possèdent vraiment des noms particuliers.

Première famille à connaître, c'est les Alcalins, qui correspondent à la première colonne, à la première famille du tableau périodique, à la famille... 1A, le 1 en chiffre en main. Tous les éléments des alcalins sont des métaux mous.

Tellement mous qu'avec un couteau, on peut les couper super facilement. Ce sont des éléments qui sont hyper réactifs au contact de l'eau. Tellement réactifs qu'à l'étopure, en laboratoire, il faut les conserver dans l'huile parce que la moindre trace d'humidité peut les faire réagir. D'ailleurs... À cause de ça, dans la nature, on les retrouve très peu à l'état pur.

Ils vont généralement être liés à d'autres éléments chimiques. C'est des excellents conducteurs d'électricité et de chaleur. Les alcalins, c'est la première famille, n'ont à connaître. Comme ils sont dans la première colonne, ils ont tous un électron de valence. J'ai une petite question pour toi.

On parle de la première colonne. L'hydrogène, il est dans la première colonne. Dans ce cas-là, est-ce vrai ou faux de dire que l'hydrogène fait partie de la famille des alcalins ? Hé, attention !

Cette affirmation-là, elle est fausse. Parce que même si l'hydrogène, il est situé en haut, dans la première colonne, ce n'est pas un alcalin. Première raison, ce n'est pas un métal, c'est un gaz. Dans le tableau qu'on avait tantôt, on voyait super bien que l'hydrogène est en jaune. Les éléments en jaune, ce sont les gaz dans mon tableau périodique.

Première raison, pourquoi ce n'est pas un alcalin ? Dans ce cas-là, pourquoi on l'a mis en haut de la première colonne ? Parce que l'hydrogène, il a un électron de valence. Donc, c'est pour cette raison-là qu'on l'a mis vis-à-vis la première famille. Par contre, l'hydrogène, on considère qu'il est une famille en soi.

Il est tout seul dans sa gang. Il forme une famille à lui-même. C'était les alcalins. Deuxième famille qui possède un nom particulier, c'est la deuxième colonne. Dans cette famille-là, on retrouve les éléments qu'on qualifie d'alcalinotéreux.

Les alcalinotéreux, ils ressemblent beaucoup aux alcalins, mais ils réagissent toujours de manière un peu moins prononcée. C'est donc des métaux qui sont relativement mous, mais moins mous que les alcalins. Ils sont aussi réactifs au contact de l'eau, mais moins réactifs. Puis, ce ne sont pas des excellents conducteurs d'électricité et de chaleur, ce sont des bons conducteurs d'électricité et de chaleur. Tout de même, on les regroupe ensemble parce qu'ils ont des propriétés semblables et comme ils se retrouvent dans la deuxième colonne, ils ont tous deux électrons de valence.

Par la suite, rappelle-toi, on ne regardait pas le groupe B, puis on s'en allait. l'autre côté. Les quatre familles suivantes, qui sont dans le fond la colonne 3, 4, 5 et 6, ces familles-là n'ont pas de nom particulier.

On va plutôt leur donner le nom du premier élément chimique qui se retrouve en haut de la famille. Ainsi, on va parler de la famille du bord, où tous les éléments possèdent trois électrons de valence, de la famille du carbone, de la famille de l'azote et de la famille de l'oxygène. Il faut arriver à l'avant-dernière famille pour retrouver à nouveau un nom particulier. L'avant-dernière famille, c'est les allogènes. Les allogènes ?

Ce sont des non-métaux, OK ? Puis c'est la seule famille où on retrouve des éléments chimiques à température ambiante qui se retrouvent sous les trois états de la matière. La preuve, on a deux gaz en haut, le fluor, le chlore, le brôme, et par la suite, on a des éléments solides et du strand vert.

Le dernier, c'est un élément synthétique indiqué en rouge-orange dans notre tableau ici. Ces éléments-là, là... Ils regroupent des... Bien, cette famille-là, plutôt, elle regroupe des éléments qui sont extrêmement réactifs et qui ont une nature corrosive et désinfectante. On les utilise, entre autres, dans certains produits pour antibactériens ou des trucs comme ça, dans des produits de nettoyage.

C'est des éléments qu'on retrouve aussi pas très souvent sous... Bien, en fait, dans la nature, on les retrouve plus souvent liés à d'autres substances, à d'autres éléments chimiques. OK ?

Et comme ils sont dans la septième famille, ils possèdent cet électron de valence. On se transporte à la dernière famille, au bout. Qui est la famille des gaz inertes ?

La famille des gaz inertes apporte plusieurs noms. Des fois dans les ouvrages, on va parler des gaz nobles, des gaz rares, mais une chose est sûre, c'est tous des éléments gazeux qui se retrouvent dans cette famille-là. Donc, des noms métaux. C'est des éléments qui possèdent une...

très, très grande stabilité chimique, tellement qu'on les retrouve à l'état atomique dans la nature. Stabilité chimique qui provient de où ? Bien, ils sont dans la huitième colonne, donc ils ont huit électrons de valence.

Question pour toi. L'hélium, qui se retrouve dans le haut des gaz inertes, possède huit électrons de valence. Est-ce que c'est vrai ou est-ce que c'est faux ?

En fait, cette affirmation-là, elle est fausse. Parce que même si la famille des gaz inertes possède le numéro 8A, c'est vrai de dire que le chiffre romain correspond au nombre d'électrons de valence. Donc, les éléments qui se retrouvent possèdent tous 8 électrons de valence.

Mais attention, il y a une petite exception à la règle. L'hélium ne peut pas posséder 8 électrons de valence parce qu'en réalité, l'atome d'hélium... contient juste deux électrons. Et sur la première couche électronique d'un élément chimique, il peut juste y avoir deux électrons. Donc l'hélium, il a une couche électronique et sur sa couche électronique, il a deux électrons.

Mais il est quand même stable chimiquement parce que si on lui ajoutait un électron, il faudrait rajouter une couche électronique. Maintenant qu'on a défini... C'était quoi les familles dans le tableau périodique et quelles étaient leurs caractéristiques ? Bien, quelles sont les caractéristiques des éléments qui se retrouvent dans une même période ?

Petit rappel, juste pour être sûr, période, ça correspond au rangé du tableau périodique. Il y a sept périodes dans le tableau périodique. Et si un élément, bien la signification d'une période, Ça nous donne en fait le nombre de couches électroniques sur lesquelles sont distribués les électrons d'un élément chimique.

Ainsi, par exemple, on a ici ma période numéro 4. Tous les éléments qui se retrouvent dans la période numéro 4 possèdent quatre couches électroniques autour du noyau. Même chose si on était dans la période numéro 3. Les éléments chimiques qui se retrouvent dans cette période-là possèdent trois couches électroniques. et ainsi de suite. Donc, période, rangée, famille, colonne, toutes ces informations-là permettent de situer un élément chimique dans le tableau périodique. On pourrait parler en termes de rangée période, en termes de nom de famille, en termes de nombre de couches électroniques, de nombre d'électrons de valence, et avec tout ça, on est capable de retrouver tous les éléments chimiques dans le tableau.

Finalement, avec toutes les informations qu'on retrouve dans le tableau périodique, on est capable de représenter les atomes. On va les représenter avec le modèle de Rutherford-Barr. Tu te rappelles, si tu es en STE, il y a le modèle atomique simplifié aussi qui existe, mais nous, ST, modèle de Rutherford-Barr.

Pour pouvoir représenter un atome, on va aller chercher certaines informations dans le tableau périodique. Parmi ces informations-là, ça nous prend en premier, évidemment, le nom ou le symbole de l'élément chimique. simplement pour savoir quel atome on est en train de dessiner, mais aussi pour être capable de bien le situer dans le tableau périodique.

Ensuite, on va aller chercher son numéro atomique, parce que le numéro atomique va nous donner le nombre de protons qu'on retrouve dans le noyau d'éléments chimiques. Ensuite, il est pratique de connaître son numéro de période. Tu te rappelles, période égale nombre de couches électroniques.

Dans ce cas-là, si on sait dans quelle période l'élément est situé, on va savoir combien de couches électroniques dessiner. Et finalement, le numéro de la famille nous permet de connaître le nombre d'électrons de valence. Ce qui fait que quand on va le dessiner, on va savoir automatiquement combien d'électrons mettre sur la dernière couche électronique, la couche périphérique. Bon, on doit aussi savoir comment compléter, comment distribuer les électrons sur les autres couches, mais... ça, ce n'est pas une information qu'on retrouve dans le tableau périodique comme tel.

Petite question pour toi. Sachant qu'un atome est neutre, on peut déterminer le nombre total d'électrons qu'il possède à l'aide du tableau périodique. Est-ce que c'est vrai ou est-ce que c'est faux ? En fait, cette affirmation-là, elle est vraie. Et ça, ça va être très pratique quand va venir le temps justement de dessiner.

un atome, parce qu'étant donné que dans le modèle de Rutherford-Barr, on doit distribuer le nombre d'électrons total sur les différentes couches électroniques, bien, en connaissant le nombre de protons d'un élément chimique, on va automatiquement connaître son nombre d'électrons total. On va faire un exemple. On nous demande ici de représenter l'atome de sodium selon le modèle de Rutherford-Barr. Bon, pour accélérer les choses, là, On a sorti la case du tableau périodique ici pour nous aider.

Par contre, si jamais on n'avait pas la case directement, qu'est-ce qu'on ferait ? Bien, on prendrait le tableau périodique. Et à l'aide du nom sodium, on essaie de trouver dans le tableau où se situe le sodium. Si on connaît son symbole chimique qui est Na, ça va un petit peu plus rapidement. Mais sinon, on essaie de trouver le nom sodium dans le tableau.

Et on peut le trouver dans la première famille et dans la troisième période. On voit que c'est le sodium, élément chimique Na. En l'ayant situé, ça nous permet par la suite d'aller chercher les informations nécessaires pour dessiner notre modèle de ruteur-farbord.

Bon, le nom ou le symbole chimique, il ne sera pas dans le modèle de ruteur-farbord comme tel, mais ici, je l'ai dans ma case. Je vais quand même prendre la peine. de réécrire qu'on a le sodium, qui est le symbole N-A. Bon, maintenant, on l'a situé, tout va bien, on n'aura plus besoin de cette information-là. Par contre, le numéro atomique du sodium, on le voit en haut, ici, dans la case, c'est un numéro atomique de 11. Le 11 nous indique quoi ?

Ça va nous indiquer qu'il y a 11 protons dans l'atome de sodium. Ensuite, le numéro de la période. Bon, là, on ne le voit plus parce que c'est uniquement la case qui est indiquée, mais dans le tableau, rappelle-toi, le sodium, il était dans la troisième période.

Donc, numéro de période, c'est la numéro 3. qui nous indique, dans ce cas-là, qu'on va avoir trois couches électroniques. Et finalement, le numéro de famille, mais le sodium, il était dans la première famille, donc la famille 1A. Quelle information ça nous permettait de savoir ?

Ça nous permettait de dire qu'il y a un électron, et attention, ce n'est pas le nombre d'électrons total. C'est un électron de valence, donc électron sur la dernière couche électronique. Toutes ces informations-là, on va maintenant les prendre pour dessiner notre modèle de Rutter-Farber. En premier, dans le modèle de Rutter-Farber, on vient tracer un noyau dans lequel on va indiquer le nombre de protons.

Et je symbolise protons par P+. Plus. simplement pour dire proton qui porte une charge positive Par la suite, j'ai trois couches électroniques à dessiner. Donc, je vais venir tracer trois cercles autour de mon noyau.

Des fois, ça peut être pratique en classe de prendre une couleur différente entre le noyau et les cercles, juste pour ne pas se mélanger parce qu'autour du 11 protons, c'est le noyau. Ce n'est pas une couche électronique. Les couches électroniques commencent vraiment ici.

On peut le faire de deux couleurs. Des fois, ça nous évite de se mélanger. Quatrième étape. Dernière information que j'ai sortie, on a un électron de valence. Donc, sur la dernière couche périphérique, je vais pouvoir tracer un électron.

Par contre, mon modèle n'est pas terminé, parce qu'évidemment, mon atome de sodium, il n'y a pas juste un électron, il en a 11. Étant donné que l'atome est neutre et que j'ai 11 protons, je vais avoir 11 électrons. Il faut donc, dans ce cas-là, compléter les couches précédentes. avec le nombre d'électrons appropriés. Première couche électronique d'un élément chimique, il peut y avoir deux électrons maximum. Donc, je viens indiquer les deux électrons sur la première couche électronique.

Ainsi, on voit que j'ai passé une, deux, trois électrons. 11 moins 3, il me reste 8 électrons à placer. Ça tombe bien. La deuxième couche est complète. Et donc ?

elle possède 8 électrons que je vais venir indiquer sur ma deuxième couche électronique. Puis cette couche électronique-là, de toute façon, elle doit être remplie parce que si une couche électronique n'est pas remplie, bien, on n'ira pas mettre des électrons sur la couche suivante. On va finir de compléter à 8 électrons la deuxième couche électronique avant d'en mettre une troisième. Donc, on voit qu'à partir des informations du tableau périodique, il est possible de représenter tous les éléments chimiques à l'aide du modèle de Rutherford-Barr.

C'est donc ce qui fait le tour du fonctionnement du tableau périodique. Évidemment, le tableau périodique est plus complexe que ça, mais ça, c'est les notions de base que tu dois comprendre pour le second arcane. Fait que, famille, période, les informations dans une case, ce qu'elle signifie et tout ça.

Avec ça, tu peux répondre à plein de questions différentes. Tu vas pouvoir représenter les atomes. Je veux dire, les informations, elles sont dans le tableau périodique.

Le tableau périodique, il te donne les réponses. La seule chose que tu as à faire, c'est de comprendre comment ils fonctionnent. Moi, je sais bien que quand on me donne les réponses, j'en profite et je les utilise. Je te conseille fortement de comprendre comment le tableau périodique fonctionne parce qu'après ça, tu vas arriver à l'examen. Tu vas te servir de ton outil.

et tout va bien aller. Là-dessus, je te souhaite un bon travail.