Éléments chimiques : concepts de base et définition

Les éléments chimiques sont les unités de base de la matière. Ils sont constitués d’atomes qui contiennent un nombre spécifique de protons dans leur noyau, appelé numéro atomique. Ce numéro est unique pour chaque élément et définit ses propriétés chimiques et physiques.

Les éléments sont regroupés dans le tableau périodique, qui organise ces éléments en fonction de leurs caractéristiques et comportements. De plus, ils peuvent se combiner entre eux par des réactions chimiques pour former des composés dotés de nouvelles propriétés, comme cela se produit lorsque l’oxygène et l’hydrogène se combinent pour former de l’eau.

Définition de l'élément en chimie

Un élément chimique est une substance pure composée d’atomes qui ont le même nombre de protons dans leur noyau, appelé numéro atomique. Ce numéro distingue chaque élément et constitue la caractéristique qui le définit.

Le terme « espèce chimique » est également utilisé pour désigner un atome, bien qu'il puisse également désigner des molécules, des ions et d'autres substances.

Chaque élément possède un symbole chimique, composé d'une ou deux lettres, et un nom qui vient généralement du latin. Ces symboles et noms sont réglementés par l'IUPAC et sont reflétés dans le tableau périodique de Mendeleïev.

Éléments et substances simples

Lorsque les éléments chimiques existent isolément, ils sont appelés substances simples.

Il est important de faire la distinction entre les éléments chimiques, qui sont des entités abstraites décrites par leurs caractéristiques, et les objets matériels, qui sont des substances existant réellement dans la nature. Ces derniers peuvent être des composés chimiques simples dotés de propriétés physiques et chimiques bien définies.

Gaz nobles

Au sein des éléments chimiques, un groupe particulier est celui des gaz rares.

Ces éléments partagent des propriétés très similaires : ce sont des gaz monoatomiques, incolores, inodores et ont une réactivité chimique extrêmement faible. Des exemples de gaz rares comprennent l'hélium, le néon et l'argon.

Combinaison d'éléments

Les éléments chimiques peuvent réagir les uns avec les autres pour former de nouveaux composés, un processus qui se produit dans les réactions chimiques.

Par exemple, l’oxygène et l’hydrogène, deux éléments gazeux, peuvent se combiner pour former de l’eau, un composé aux propriétés complètement différentes de celles de ses éléments constitutifs.

Combien y a-t-il d’éléments chimiques ?

Il existe 118 éléments chimiques connus, dont 94 se trouvent dans la nature (certains seulement en petites quantités). Les 24 autres sont obtenus artificiellement à la suite de réactions nucléaires. Ces éléments sont fondamentaux dans la recherche scientifique et dans diverses applications technologiques.

Isotopes

Un aspect important des éléments est l’existence d’isotopes, qui sont des variantes du même élément chimique.

Les isotopes ont le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différent. Cela leur donne des masses atomiques différentes. Bien que les isotopes d’un élément aient des propriétés chimiques similaires, leurs propriétés physiques (telles que la stabilité et la radioactivité) peuvent varier considérablement.

Par exemple, le carbone possède deux isotopes stables, le carbone 12 et le carbone 13, et un isotope radioactif, le carbone 14, qui est utilisé dans la datation archéologique.

Les isotopes dans l'industrie nucléaire

Certains isotopes sont essentiels dans les applications nucléaires, notamment dans les réacteurs nucléaires . Ci-dessous, je vous montre les plus importants :

1. Uranium 235 (U-235) : C'est l'un des isotopes les plus importants dans les réacteurs nucléaires. Sa capacité à fission lorsqu'il est bombardé de neutrons en fait un combustible crucial pour la production d'énergie nucléaire. L’uranium 235 se trouve dans la nature en très faibles concentrations, il doit donc être enrichi pour être utilisé dans les réacteurs.
2. Plutonium-239 (Pu-239) : Cet isotope est produit dans les réacteurs nucléaires à partir de l'Uranium-238. Lorsque l’uranium 238 absorbe un neutron, il se transforme en plutonium 239, qui est également fissile et peut être utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires.
3. Deutérium (H-2) : Un isotope de l'hydrogène présent dans l'eau et utilisé dans les réacteurs à fission nucléaire. Le deutérium, ainsi que le tritium (H-3), sont utilisés dans les réacteurs à fusion expérimentaux, où les isotopes de l'hydrogène fusionnent pour libérer de l'énergie.
4. Tritium (H-3) : Bien que radioactif et ayant une demi-vie courte, le Tritium est un isotope utilisé dans certains types de réacteurs à fusion nucléaire. Cet isotope est produit artificiellement et est utilisé dans des expériences de fusion nucléaire, comme celles réalisées dans les réacteurs de fusion ITER.

Classification des éléments

Les éléments chimiques sont classés en métaux, non-métaux et métalloïdes, en fonction de leurs propriétés.

Les métaux, qui constituent la plupart des éléments, sont de bons conducteurs d’électricité et de chaleur, tandis que les non-métaux ont tendance à être des isolants. Les métalloïdes, quant à eux, ont des propriétés intermédiaires entre les métaux et les non-métaux.

Dans le tableau périodique, les éléments sont disposés en lignes appelées périodes et en colonnes appelées groupes. Les éléments d’un même groupe partagent des propriétés chimiques similaires.

De quoi dépend le nom des éléments ?

Le droit de proposer un nom à un nouvel élément chimique appartient à ses découvreurs.

Cependant, ce nom doit répondre à certaines règles. Après la publication d'une nouvelle découverte, son existence doit être vérifiée par des laboratoires indépendants. S'il est confirmé, l'IUPAC approuve officiellement le nom du nouvel élément.

Actuellement, les 118 éléments connus ont des noms permanents approuvés par l'IUPAC, et avant que le nom final ne soit approuvé, des noms temporaires basés sur leur numéro atomique sont utilisés.

Classification des éléments dans le tableau périodique

Les éléments chimiques sont classés dans le tableau périodique des éléments.

Les éléments chimiques connus sont les suivants :

Élément chimique	Symbole	Numéro atomique (Z)	Poids atomique (u)
Hydrogène	H	1	1.0079
Hélio	Il	2	4.0026
Lithium	Que	3	6941
Béryllium	Être	4	9.0122
Boro	B	5	10811
Carbone	C	6	12.0107
Azote	N	7	14.0067
Oxygène	LE	8	15.9994
Fluor	F	9	18.9984
Néon	Oui	10	20.1797
Sodium	Déjà	11	22.9897
Magnésium	Mg	12	24305
Aluminium	Al	13	26.9815
Silicium	Et	14	28.0855
Correspondre	P	15	30.9738
Soufre	S	16	32065
Chlore	Cl	17	35453
Argon	Avec	18	39948
Potassium	K	19	39.0983
Football	Que	20	40078
Scandium	Sc	21	44.9559
Titane	De	22	47867
Vanadium	V	23	50.9415
Chrome	Cr	24	51.9961
Manganèse	Mn	25	54938
Fer	Fe	26	55845
Cobalt	Co	27	58.9332
Nickel	Dans	28	58.6934
Cuivre	Avec	29	63546
Zinc	Zn	30	65,39
Gallium	Ici	31	69723
Allemagne	Gé	32	72,64
Arsenic	Comme	33	74.9216
Sélénium	Se	34	78,96
Bromo	Br	35	79904
Krypton	NOK	36	83,8
Rubidio	Rb	37	85.4678
Strontium	Sr	38	87,62
Itrio	ET	39	88.9059
Zirconium	Zr	40	91224
Niobio	Nb	41	92.9064
Molybdène	Mo	42	95,94
Technétium	Tc	43	98
Ruthénium	Ru	44	101.07
A donné naissance à	Rh	45	102.9055
Palladium	Pd	46	106,42
Paiement	À	47	107.8682
Cadmium	CD	48	112411
Indien	Dans	49	114818
Étain	N.-É.	50	118,71
Antimoine	Sb	51	121,76
tellure	Le	52	127,6
Iode	je	53	126.9045
Xénon	Voiture	54	131293
Césium	Cs	55	132.9055
Baryum	Pas	56	137327
Lantano	Le	57	138.9055
Cérium	Ce	58	140116
Praséodimio	Pr	59	140.9077
Néodyme	Nd	60	144,24
Une promesse	Pm	61	145
Samarie	Petit	62	150,36
Europe	UE	63	151964
Gadolinium	Dieu	64	157,25
Terbio	Toxicité	65	158.9253
Dysprosie	Ceux	66	162,5
Holm	À	67	164.9303
Erbium	Est	68	167259
Nous sommes toujours	Tm	69	168.9342
ytterbium	Yb	70	173.04
Lutèce	Lu	71	174967
Hafnio	Hf	72	178,49
Tantale	Parement	73	180.9479
Wolfram	DANS	74	183,84
Réni	Concernant	75	186207
Osmio	Toi	76	190.23
Iridium	Et	77	192217
Platine	Pt	78	195078
Météo	Au	79	196.9665
Mercure	Hg	80	200,59
Taille	Tl	81	204.3833
Plomb	Pb	82	207.2
Bismuth	Avec un	83	208.9804
Polonium	Après	84	209
Astaté	À	85	210
Radon	Rn	86	222
France	Fr	87	223
Radio	Soleil	88	226
Actinio	Et	89	227
Thorium	Ème	90	232.0381
Protactinio	Bien	91	231.0359
Uranium	DANS	92	238.0289
Neptune	Par exemple	93	237
Plutonium	Pu	94	244
Américio	Suis	95	243
Curio	Cm	96	247
Berkelio	Bk	97	247
Californie	Cf	98	251
Einstein	Est	99	252
Fermio	FM	100	257
Mendélévio	Maryland	101	258
Nobel	Non	102	259
Laurence	G.O.	103	262
Rutherfordio	Rf	104	261
Doubno	Db	105	262
Seaborgio	Sg	106	266
Bohrio	Bh	107	264
Hassio	Hs	108	277
Meitnerio	Mont	109	268
Darmstadt	Ds	110	281
Radiographie	Rg	111	272
Copernic	Cn	112	285
Nihonio	Nh	113	286
Flérovia	Dans	114	289
Moscou	Mc	115	288
Livermorio	Niveau	116	292
Ténéso	Ts	117	294
Oganeson	Et	118	294

Représentation d'un élément chimique

Les symboles des éléments chimiques sont utilisés comme abréviations pour le nom des éléments. Comme symbole, ils prennent généralement la lettre initiale du nom de l'élément et, si nécessaire, ajoutent la suivante ou l'une des suivantes. Ce sont généralement les premières lettres des noms latins des éléments.

Un tel système de symboles chimiques a été proposé en 1814 par le chimiste suédois J. Berzelius. Les éléments utilisés avant l'approbation officielle de leurs noms et symboles permanents sont constitués de trois lettres, ce qui signifie les noms latins des trois chiffres en notation décimale de leur numéro atomique. Le système de notation des homologues supérieurs décrit ci-dessus (Eka-Rn, Eka-Pb, etc.) est également utilisé.

Les petits chiffres à côté du symbole de l'élément indiquent :

• La masse atomique en haut à gauche.

• Numéro atomique en bas à gauche.

Auteur: Oriol Planas - Ingénieur Technique Industriel

Date de Publication: 12 février 2020
Dernière Révision: 4 décembre 2024