Le tableau périodique et les équations chimiques

1. Le tableau périodique des éléments

Un peu d'histoire

Le tableau périodique a été créé par le chimiste russe Dmitri Mendeleïev en 1869. Son idée de génie : classer les éléments chimiques par masse atomique croissante et constater que des éléments aux propriétés similaires reviennent périodiquement. Aujourd'hui, on les classe par numéro atomique Z croissant (nombre de protons). Le tableau contient 118 éléments connus.

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Organisation : périodes et familles

Le tableau est organisé en :

• Lignes = périodes (7 au total) → indiquent le nombre de couches électroniques
• Colonnes = familles chimiques (18 au total) → regroupent des éléments ayant des propriétés chimiques similaires

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Lire une case du tableau

Chaque case contient des informations essentielles sur un élément :

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2. Les grandes familles chimiques

Exemples du quotidien :

• Le cuivre (Cu), métal, conduit l'électricité → utilisé dans les câbles électriques.
• L'or (Au), métal, ne s'oxyde pas → utilisé en bijouterie.
• L'hélium (He), gaz noble, ne réagit avec rien → utilisé pour gonfler les ballons sans risque d'explosion.
• Le chlore (Cl), non-métal → utilisé dans le traitement de l'eau des piscines.

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3. La notion d'élément chimique

Un élément = un nombre de protons

Un élément chimique est défini par son numéro atomique Z (nombre de protons). Peu importe que la particule soit un atome ou un ion : si le nombre de protons est le même, c'est le même élément.

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4. Conservation des éléments et équations chimiques

La loi de Lavoisier (1789)

Lors d'une transformation chimique, les atomes se réarrangent mais ne disparaissent pas. On retrouve les mêmes éléments et le même nombre d'atomes de chaque type avant et après la réaction. La masse totale se conserve.

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Rappel : équilibrer une équation

Équilibrer, c'est ajuster les coefficients (nombres devant les formules) pour avoir le même nombre d'atomes de chaque élément des deux côtés de la flèche.

Règle absolue : on ne modifie jamais les formules chimiques. On ne touche qu'aux coefficients.

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5. Équations chimiques courantes de 3ème

5.1 Combustion du fer dans le dioxygène

Quand de la paille de fer brûle dans un flacon de dioxygène, il se forme un solide noir : l'oxyde de fer Fe₃O₄.

Équation non équilibrée : Fe + O₂ → Fe₃O₄

Équilibrage pas à pas :

Équation équilibrée : 3 Fe + 2 O₂ → Fe₃O₄

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5.2 Réaction entre le fer et l'acide chlorhydrique

C'est LA réaction classique du brevet. Quand on plonge un clou en fer dans de l'acide chlorhydrique (solution contenant des ions H⁺ et Cl⁻), on observe :

• Le fer se dissout progressivement
• Des bulles de gaz se forment (dihydrogène H₂ — test : approcher une allumette → détonation "pop" !)
• La solution devient vert pâle (apparition des ions fer (II) Fe²⁺)

Bilan : Fer + Acide chlorhydrique → Chlorure de fer (II) + Dihydrogène

Équation : Fe + 2 HCl → FeCl₂ + H₂

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5.3 Réaction entre le zinc et l'acide chlorhydrique

Même type de réaction, avec du zinc :

Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂

La solution reste incolore (les ions Zn²⁺ sont incolores, contrairement aux ions Fe²⁺).

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5.4 Oxydation du fer par le dioxygène (la rouille)

Quand le fer est exposé à l'air humide, il s'oxyde lentement. C'est la corrosion :

4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃ (oxyde de fer = rouille)

C'est le même type de réaction que la combustion du fer, mais beaucoup plus lente car elle se fait à température ambiante.

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6. Identifier les éléments conservés

Dans chaque transformation, on vérifie que les éléments se conservent :

Les atomes changent de "partenaires" (ils forment de nouvelles molécules ou ions), mais les éléments eux-mêmes sont toujours là.

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📌 À retenir

1. Le tableau périodique classe les éléments par Z croissant, en périodes (lignes) et familles (colonnes). Les éléments d'une même colonne ont des propriétés similaires.
2. Trois grandes familles : métaux (conducteurs, malléables), non-métaux (isolants, cassants/gazeux), gaz nobles (colonne 18, inertes).
3. Un élément chimique est défini par son Z. Il se conserve qu'il soit sous forme d'atome (Fe) ou d'ion (Fe²⁺, Fe³⁺).
4. Lors d'une transformation chimique, les éléments se conservent et la masse totale se conserve (loi de Lavoisier).
5. Équilibrer une équation = placer des coefficients devant les formules pour avoir le même nombre d'atomes de chaque côté. Ne jamais modifier les formules.
6. Réactions courantes : combustion du fer (3 Fe + 2 O₂ → Fe₃O₄), réaction fer + acide chlorhydrique (Fe + 2 HCl → FeCl₂ + H₂), oxydation du fer (rouille).