Groupes périodiques
Il existe deux grands groupes d’éléments qui sont séparés sur le tableau périodique. Ce sont les métaux et les non-métaux. Les métaux sont à gauche et s’étendent du lithium, Li, jusqu’au francium, Fr, puis en travers à droite jusqu’à l’aluminium, Al, (pas le baryum, B) jusqu’au bismuth, Bi. Les non-métaux sont le carbone, C, et la ligne diagonale vers le radon, Rn, et tous les éléments à droite de cette ligne diagonale. L’hydrogène est un non-métal. Il reste donc un ensemble d’éléments dont les propriétés ne sont pas entièrement métalliques, appelés semi-métaux (ou métalloïdes) : le bore, B ; le silicium, Si ; le gallium, Ga ; l’arsenic, As ; l’antimoine, Sb ; le tellure, Te ; et le polonium, Po. Les semi-métaux conduisent légèrement l’électricité et peuvent être cassants et sans éclat.
Quatre groupes du tableau périodique ont des noms et des propriétés distincts. Les groupes métaux alcalins, métaux alcalino-terreux, halogènes et gaz nobles. Lorsque nous comprenons la chimie d’un élément de l’un de ces groupes, nous savons alors que les autres membres du groupe ont des réactions et des propriétés similaires. (Rappelez-vous que les groupes sont des colonnes d’éléments.) La première colonne du tableau périodique est celle des métaux alcalins : lithium, Li ; sodium, Na ; potassium, K ; rubidium, Rb ; césium, Cs ; et francium, Fr. Les métaux alcalins sont des métaux mous qui peuvent être facilement coupés, ont un point de fusion bas, ont une faible densité (le lithium, le sodium et le potassium flottent sur l’eau), réagissent rapidement avec l’oxygène et l’eau. Ils forment des composés d’oxygène dans un rapport de 2 à 1, par exemple Na2O et K2O, et forment des composés de chlore dans un rapport de 1 à 1, par exemple, NaCl et KCl (excellente vidéo à http://www.open2.net/sciencetechnologynature/worldaroundus/akalimetals.html).
Métaux alcalins : lithium, sodium, potassium, rubidium et césium
Notez que l’hydrogène, H, est souvent placé dans la même colonne mais ce n’est pas un métal alcalin, en fait, l’hydrogène est unique et est seul dans sa propre famille.
La deuxième colonne du tableau périodique regroupe les métaux alcalino-terreux : le béryllium, Be ; le magnésium, Mg ; le calcium, Ca ; le strontium, Sr ; le baryum, Ba ; et le radium, Ra. Ces métaux ont des propriétés similaires à celles des métaux alcalins, sauf qu’ils sont plus durs, ont des points de fusion et des densités plus élevés, et réagissent plus lentement avec l’oxygène et l’eau. Le changement le plus important est la modification du rapport entre les composés formés avec l’oxygène et le chlore. Avec l’oxygène, ces métaux forment des composés avec un rapport de 1 à 1, comme MgO et CaO, et réagissent avec le chlore pour former des composés avec un rapport de 1 à 2, comme MgCl2 et CaCl2.
L’avant-dernière colonne est celle des halogènes : fluor, F ; chlore, Cl ; brome, Br ; iode, I ; et astate, At. Ce sont des substances toxiques, dangereuses et réactives (l’isolement du fluor a coûté la vie à plusieurs des premiers expérimentateurs). Ils sont si réactifs qu’on les trouve dans la nature combinés en une molécule diatomique comme F2 , Cl2 , Br2 et I2 (At est radioactif et n’est caractérisé que par des atomes). Les halogènes sont les seuls éléments qui se terminent par -ine, ils sont donc faciles à reconnaître). Ils forment facilement des gaz. Le fluor et le chlore sont des gaz à température ambiante et le brome est un liquide (le seul autre liquide à température ambiante est le mercure, Hg). L’iode se transforme si facilement en gaz que même s’il est solide, il se sublime (passe de l’état solide à l’état gazeux) à température ambiante. Ces éléments se retrouvent aussi couramment dans les sels tels que le sel de table commun, NaCl, et les sels marins, KCl et MgCl2.
La dernière colonne est celle des gaz nobles : hélium, He ; néon, Ne ; argon, Ar ; krypton, Kr ; xénon, Xe ; et Radon, Rd. Ce sont tous des gaz non réactifs, d’où leur nom faisant référence au fait qu’ils sont trop bons pour réagir. Récemment, dans des conditions uniques, Kr, Xe et Rd ont formé des composés stables. Le fait qu’ils soient des gaz et qu’ils ne soient pas réactifs signifiait qu’ils étaient très difficiles à découvrir et à isoler.
Gaz nobles excités par l’électricité http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glowing_noble_gases.jpg
Certains autres noms de groupes sont les métaux de transition qui sont les éléments du « milieu » du tableau périodique en commençant par le scandium, Sc, (#21) en passant par le zinc, Zn, et jusqu’au mercure, Hg, et l’élément 112 (copernicium).
Aussi deux périodes d’éléments séparées des autres éléments dans la plupart des tableaux périodiques sont les lanthanoïdes et les actinoïdes (communément appelés lanthanides et actinides) qui commencent au lanthium, La, (#57) . Bien que ces éléments soient communément appelés métaux des terres rares, ils sont en fait des éléments plutôt communs. Par ailleurs, Glenn Seaborg (qui a créé plusieurs éléments transuraniens comme le plutonium et l’américium) a suggéré, au grand désarroi de ses aînés, que les noms de famille soient donnés pour les périodes et non pour les groupes, car il a fait remarquer à juste titre que les propriétés de ces éléments étaient similaires dans les lignes et non dans les colonnes.