Le tableau périodique des éléments chimiques est l’un des outils les plus puissants et essentiels de la chimie et des sciences en général. Parmi ses caractéristiques les plus distinctives figurent les « familles » ou « groupes » dans lesquels les éléments chimiques sont organisés en fonction de leurs propriétés similaires.
Avant de plonger dans les familles spécifiques du tableau périodique, il est important de comprendre son organisation générale :
Quelles sont les familles du tableau périodique ?
Les familles du tableau périodique sont des groupes verticaux d’éléments ayant des propriétés chimiques similaires en raison de leur configuration électronique commune dans la couche électronique la plus externe.
Le tableau périodique est divisé en lignes horizontales appelées « périodes » et en colonnes verticales appelées « groupes » ou « familles ». Les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique, qui correspond au nombre de protons dans le noyau d’un atome.
Les éléments de chaque famille partagent des caractéristiques et des propriétés chimiques similaires. Chaque famille possède un numéro spécifique et est identifiée par un chiffre romain ou un numéro ordinal (par exemple, Groupe I ou Groupe 1).
Pourquoi les éléments sont-ils organisés en familles ?
Dans les années 1860, Dmitri Mendeleïev tentait de classer les éléments connus en fonction de leurs propriétés et de leurs masses atomiques.
Au cours de ce processus, il a remarqué que lorsque les éléments étaient disposés en rangées par ordre croissant de leurs masses atomiques, des modèles répétitifs de propriétés chimiques similaires à chaque certain nombre d'éléments étaient produits.
Cela l'a amené à l'idée que les éléments devraient être organisés en colonnes ou en familles, où les éléments d'une même colonne auraient des propriétés chimiques similaires.
Les familles les plus importantes du tableau périodique
Famille 1 : Métaux alcalins
Les métaux alcalins sont les éléments du groupe 1 du tableau périodique, qui comprend l'hydrogène (H), le lithium (Li), le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb), le césium (Cs) et le francium (Fr).
Propriétés de base
Ces éléments sont très réactifs et ont tendance à perdre un électron pour former des ions positifs. Ils sont connus pour leur capacité à réagir vigoureusement avec l’eau et à produire de l’hydrogène gazeux.
Utilisation et applications
Les métaux alcalins trouvent des applications dans divers domaines, depuis les batteries lithium-ion dans les appareils électroniques jusqu'à la fabrication du verre et la synthèse de composés chimiques.
Famille 2 : Métaux alcalino-terreux
La famille des métaux alcalino-terreux comprend les éléments du groupe 2 du tableau périodique, qui comprend le béryllium (Be), le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr), le baryum (Ba) et le radius (Ra).
Propriétés de base
Ces éléments sont aussi des métaux, mais ils sont moins réactifs que les métaux alcalins. Ils ont deux électrons dans leur couche la plus externe et ont tendance à perdre ces deux électrons lors de réactions chimiques.
Utilisation et applications
Les métaux alcalino-terreux sont essentiels à la structure des os et des dents (calcium), à la fabrication d'alliages métalliques (magnésium) et à la technologie nucléaire (radium).
Famille 17 : Halogènes
Les halogènes forment la famille 17 du tableau périodique et comprennent le fluor (F), le chlore (Cl), le brome (Br), l'iode (I) et l'astate (At).
Propriétés de base
Ces éléments sont très réactifs et ont tendance à gagner un électron pour former des ions négatifs. Ils sont connus pour leur capacité à former des composés ioniques avec les métaux alcalins et alcalino-terreux.
Utilisation et applications
Les halogènes trouvent des applications dans la désinfection de l'eau (chlore), la fabrication pharmaceutique (iode) et la photographie (bromure d'argent).
Famille 18 : Gaz nobles
La famille des gaz rares, également appelés gaz inertes, comprend l'hélium (He), le néon (Ne), l'argon (Ar), le krypton (Kr), le xénon (Xe) et le radon (Rn).
Propriétés de base
Ces éléments sont connus pour leur faible réactivité chimique car ils possèdent une couche électronique complètement remplie.
Utilisation et applications
Cette stabilité rend les gaz rares utiles dans des applications telles que les lampes au néon, la réfrigération cryogénique et les feux de signalisation.
Famille des lanthanides et des actinides
Au bas du tableau périodique, on retrouve deux séries d’éléments appelés lanthanides et actinides. Les lanthanides sont des éléments du bloc f, tandis que les actinides sont des éléments du bloc f.
Les lanthanides et les actinides sont deux séries d'éléments situés au bas du tableau périodique et sont souvent exclus de la numérotation typique des groupes ou des familles du tableau principal. Ces séries sont appelées « séries internes » ou « séries f ». Ces séries d’éléments sont souvent appelées « terres rares » en raison de leur relative rareté dans la croûte terrestre.
Bien que les lanthanides et les actinides ne soient pas traditionnellement numérotés en tant que groupes dans le tableau périodique, on leur attribue parfois des chiffres romains ou on les appelle « Groupe 3 » pour les lanthanides et « Groupe 4 » pour les actinides comme une manière simplifiée de s'y référer.
Utilisation et applications
Les lanthanides sont utilisés dans la fabrication d'aimants puissants, de catalyseurs chimiques et dans l'industrie électronique. D’un autre côté, les actinides, notamment des éléments tels que l’uranium et le plutonium, revêtent une grande importance dans la technologie nucléaire et la production d’énergie.
Autres familles
En plus des familles mentionnées ci-dessus, il existe d’autres groupes d’éléments dans le tableau périodique présentant des caractéristiques et des propriétés uniques.
Par exemple, le groupe 3 contient les « lanthanides légers » et le groupe 16 contient les « chalcogènes », qui comprennent l'oxygène, le soufre et le sélénium.