Les Familles des Éléments Chimiques

Les éléments chimiques sont divisés en familles sur le tableau périodique. Chaque élément d'une famille a des propriétés similaires aux autres. Il existe les groupes suivants:

Métaux Alcalins

Les métaux alcalins sont les 6 éléments du groupe 1 du tableau périodique. Il s'agirait du lithium, du sodium, du potassium, du rubidium, du césium et du francium. Le nom "métaux alcalins" vient du fait qu'ils réagissent avec l'eau pour former des alcalis (bases fortes qui neutralisent les acides). La plupart des métaux alcalins sont très rares, bien que deux d'entre eux, le sodium et le potassium, soient très courants.

Ils sont très réactifs et se trouvent généralement en combinaison avec d'autres éléments. Leurs réactions sont souvent très violentes. Ils se produisent rarement dans la nature en tant qu'éléments purs. Isotope radioactif naturel, le francium est si rare qu'il n'a été connu qu'en 1939.

Certaines des principales propriétés des métaux alcalins sont le lustre argenté, la ductilité élevée et la très haute conductivité de l'électricité et de la chaleur, similaires à celles des autres métaux. Ils ont également des points de fusion bas. Le lithium, l'un des métaux alcalins, est le métal connu le plus léger. Ils ont également tendance à se transformer en ions lorsqu'ils réagissent avec des non-métaux. Cela amène les composés de métaux alcalins et de non-métaux à avoir un point de fusion élevé. En raison de leur électropositivité, ils réagissent très bien avec les non-métaux. Ils s'oxydent plus facilement que les autres métaux et leurs réactions avec l'eau sont souvent violentes. Ils réagissent également avec d'autres non-métaux.

Ils sont souvent utilisés industriellement. Le sodium est le plus couramment utilisé pour l'industrie. De nombreuses substances telles que le sel, le bicarbonate de soude, etc. contiennent du sodium. Il est également utilisé comme fluide thermiquement conducteur dans les réacteurs nucléaires. Un autre métal alcalin courant est le lithium. Il est très pratique car il est léger. Des alliages en sont fabriqués. Un autre exemple bien connu est la batterie au lithium.

Métaux Alcalino-Terreux

Les métaux alcalino-terreux sont 6 métaux du groupe 2. Leurs noms sont le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, le baryum et le radium. Ils sont très similaires aux métaux du groupe 1, les métaux alcalins. Ils perdent facilement des électrons et deviennent des cations. Les oxydes formés après les réactions sont basiques (= alcalins = non acides), quoique différents. L'oxyde de béryllium est plus amphotère (réagit avec les acides et les bases), tandis que l'oxyde de baryum est fortement basique. Ils sont également très réactifs, par exemple le magnésium réagit violemment avec l'oxygène.

Tous les métaux alcalino-terreux ont des utilisations commerciales à l'exception du radium qui est hautement radioactif. Le magnésium est utilisé, par exemple, dans le sport, tandis que le calcium est utilisé, par exemple, dans l'industrie médicale.

Les métaux alcalino-terreux sont de très bons conducteurs. Ils sont également d'une couleur gris très clair lorsqu'ils sont fraîchement coupés. Ils ne sont pas nécessairement tous durs, certains d'entre eux ne sont que légèrement plus durs que le plomb. Leurs points de fusion et d'ébullition sont plus durs que ceux des métaux alcalins. Leurs atomes ont des structures similaires et deviennent tous facilement des ions. Semblables aux métaux alcalins, ils forment des composés en ayant des électrons de valence, des électrons partagés par deux atomes, mais il existe des exceptions.

Halogènes

Les halogènes sont les 6 éléments non métalliques du groupe 17. Les éléments sont le fluor, le chlore, le bore, l'iode, l'astatine et la tennessine. Leur nom vient du grec hal- (sel) et -gen (produire), car ils forment tous des composés de sel de sodium, le plus connu étant le sel de table, le chlorure de sodium. En raison de leur grande réactivité, les halogènes ne se présentent pas dans la nature sous forme d'éléments purs. Le fluor est le plus courant, tandis que l'astatine et la tennessine ne se produisent pas naturellement car ce sont des isotopes radioactifs à courte durée de vie. Les halogènes sont très similaires les uns aux autres et leurs composés ont également des propriétés similaires. Cependant, il existe quelques différences entre les éléments halogènes. Le plus réactif d'entre eux est le fluor.

Le chlore est l'élément halogène le plus connu. Il est couramment utilisé pour purifier l'eau des piscines. Le sel de table est également un composé bien connu. Le fluorure est souvent ajouté à l'eau pour prévenir la carie dentaire, mais il est également utilisé par ex. réfrigérateurs. L'iode est bien connu pour ses utilisations antiseptiques.

Les halogènes sont des agents oxydants, i. H ils augmentent l'état d'oxydation en déplaçant facilement les électrons. L'oxydation est la réaction de l'oxygène avec un autre élément. Mais les halogènes eux-mêmes peuvent se combiner avec d'autres éléments et former des halogénures, c'est-à-dire H Fluorures, chlorures, etc. Beaucoup d'entre eux sont considérés comme des sels, correspondant aux halogénures d'hydrogène correspondants, aux gaz incolores à température ambiante et (sauf le fluorure d'hydrogène) aux acides forts lorsqu'ils sont en solution aqueuse. Le terme sel est en fait dérivé du sel de table réel, qui, comme mentionné précédemment, est le chlorure de sodium. Les fluorures sont généralement plus stables et ont donc tendance à être plus forts que les autres halogénures. Tout comme les métaux alcalins et alcalino-terreux, ils forment des liaisons en partageant un électron.

Gaz Nobles

Les gaz nobles sont les éléments chimiques qui composent le groupe 18 du tableau périodique. Les éléments correspondants sont l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon, le radon et l'oganesson. Ils étaient historiquement appelés Groupe 0 car on croyait qu'ils ne pouvaient pas former de liaisons avec d'autres atomes. Cependant, après avoir découvert qu'ils peuvent réellement former des composés, le groupe a reçu la désignation "Groupe 18". On pensait également qu'ils étaient très rares, bien qu'après des années de recherche, les scientifiques aient découvert qu'ils étaient très courants sur Terre et dans l'Univers. Tous sont disponibles dans l'atmosphère terrestre. Plus leur numéro atomique est élevé, plus les éléments sont rares. L'hélium est le deuxième élément le plus abondant dans l'univers après l'hydrogène. Le radon est hautement radioactif et se forme par la décomposition de composés de radium. Les noyaux de radon émettent constamment des particules alpha (noyaux d'hélium) et de l'énergie.

Leurs propriétés typiques sont qu'ils sont incolores, insipides, inodores et ininflammables. Ils réagissent également à peine avec les autres, ce qui les rend parfaits pour une utilisation dans la création d'un environnement non réactif pour des opérations telles que la coupe, le soudage et l'affinage des métaux. Ils absorbent et émettent des rayonnements électromagnétiques de manière moins complexe que d'autres substances. Dans le tableau périodique, ils se situent entre les éléments les plus électronégatifs, les halogènes, et les plus électropositifs, les métaux alcalins. Seuls 3 d'entre eux, le krypton, le xénon et le radon, ont des composés stables connus. Les composés sont des agents oxydants puissants.

Lanthanides

Les lanthanides sont 15 éléments consécutifs du tableau périodique, du lanthane au lutétium. Avec les deux éléments scandium et yttrium, ils forment le groupe des terres rares. Leurs atomes ont des propriétés et des comportements similaires, les valences les plus courantes étant 3 ou 4. Les éléments sont plus communément appelés lanthanides, mais l'Union internationale de chimie pure et appliquée recommande le nom de lanthanide car les noms se terminant par -ide sont généralement utilisés pour les anions.

Actinides

Les actinides ou actinides sont 15 éléments consécutifs du tableau périodique, de l'actinium au lawrencium. Tous sont radioactifs, et le plus connu est l'uranium. Bien que certains soient naturels, comme l'uranium, la plupart sont fabriqués par l'homme. Deux d'entre eux, l'uranium et le plutonium, ont été utilisés dans des armes nucléaires. Les bombes atomiques larguées sur le Japon pendant la Seconde Guerre mondiale ont tué des centaines de milliers de personnes.

Quatre actinides existent dans la nature, à savoir l'actinium, le protactinium et l'uranium. Les actinides restants sont tous produits artificiellement en bombardant les actinides naturels avec des neutrons ou des ions lourds dans des accélérateurs de particules. Ils ne se produisent normalement pas dans la nature car ils se décomposent très rapidement. Mais il y a de très rares exceptions. Étant donné que tous les actinides sont des métaux lourds, ils sont toxiques pour notre corps et sont également radioactifs, ce qui provoque des mutations et peut provoquer des cancers.

Métaux De Transition

Les métaux de transition sont le groupe de métaux qui ont des électrons de valence dans deux coquilles au lieu d'une seule. Le terme "transition" n'a pas de signification chimique. Ils occupent le milieu du tableau périodique. Comme leur nom l'indique, ce sont des métaux et beaucoup d'entre eux sont durs et brillants avec des points de fusion et d'ébullition élevés. De nombreux métaux de transition sont commercialement importants, par ex. Titane, fer, nickel, cuivre, etc. Ils forment également des alliages utiles avec d'autres métaux. Certains d'entre eux, comme le platine, l'argent et l'or, sont également précieux. Autrement dit, ils sont immunisés contre les acides simples.

À quelques exceptions près, tous les métaux de transition forment des composés stables. Théoriquement, les lanthanides et les actinides sont aussi des métaux de transition, mais ils diffèrent des autres en ce qu'ils ne forment pas de composés stables.

Ils sont divisés en trois groupes selon leur structure électronique, les première, deuxième et troisième séries de transition.

Certains métaux de transition sont importants pour les êtres vivants, par ex. l'humain. De nombreux êtres vivants ont besoin de métaux de transition tels que le fer, le cobalt et le cuivre, dont le fer est le plus important. Il est impliqué dans les processus de transport d'oxygène et de transfert d'électrons.

Métaux

Les métaux sont tout élément caractérisé par une conductivité électrique et thermique élevée, ainsi que par d'autres propriétés telles que la malléabilité, la ductilité et une réflectivité élevée. Les métaux alcalins, les métaux de transition et les métaux alcalino-terreux déjà décrits sont également des métaux, il existe également des semi-métaux et des métaux sans autre subdivision tels que le gallium ou le plomb.

Les métaux sont généralement des solides à température ambiante (à une exception près, le mercure) et ont une forme cristalline. Dans la plupart des cas, ils ont une structure cristalline simple caractérisée par des atomes compacts et une symétrie élevée. Une autre caractéristique typique des atomes métalliques est qu'ils contiennent moins de la moitié de tous les électrons dans leur enveloppe la plus externe. Il en résulte que de nombreux métaux ne forment pas de composés les uns avec les autres, bien qu'ils forment souvent des composés avec des non-métaux tels que l'oxygène via des électrons de valence. Les métaux présentent de grandes différences dans leur réactivité chimique. Certains comme l'or et l'argent ont une faible réactivité tandis que d'autres comme le lithium réagissent très facilement et violemment.

La conductivité élevée des métaux non de transition s'explique par la théorie des électrons libres. Selon cette théorie, les métaux cèdent leur électron de valence à l'ensemble du solide. Cela augmente la conductivité thermique et électrique de toute la structure. La conductivité des métaux de transition est expliquée par la théorie des bandes. Cette théorie prend en compte non seulement les électrons de valence libres, mais aussi les électrons dits d. Ces électrons ont une orbitale différente des autres (s, p et f). Chaque orbitale a des énergies différentes.

Métalloïdes

Métalloïde est le terme imprécis pour les éléments qui ont des propriétés typiques des métaux et des non-métaux. Les métalloïdes typiques sont le bore, le silicium, le germanium, l'arsenic, l'antimoine, le tellure et probablement aussi le bismuth, le polonium et l'astanite. Tous ces éléments sont proches du centre du bloc principal du tableau périodique. Aucune propriété ne permet de dire avec certitude si un élément est un métalloïde. Comme la plupart des semi-métaux présentent des propriétés semi-conductrices, il est aussi parfois fait référence au silicium gris, qui, contrairement au silicium blanc, est un semi-métal plutôt qu'un métal, ainsi qu'au carbone graphitique, qui, contrairement au diamant, est un semi-métal. métal plutôt qu'un isolant. Les métalloïdes ont une électronégativité moyenne et peuvent également former des composés.

Non-Métaux

Les non-métaux sont des éléments avec des énergies d'activation finies. Par conséquent, les non-métaux sont soit des isolants, soit des semi-conducteurs. Ils se décomposent lorsqu'ils sont exposés à des tensions élevées ou à des températures élevées. Les non-métaux se présentent sous forme solide, liquide ou gazeuse. Cependant, contrairement aux métaux, ils diffèrent à la fois mécaniquement et visuellement.

Les non-métaux sont chimiquement divisés en deux groupes : les non-métaux covalents et ioniques. Les non-métaux covalents ont des atomes de petite taille, une électronégativité élevée, un petit écart de valence et ont tendance à former des ions négatifs dans les réactions chimiques. Cependant, les métaux ioniques ont à la fois des atomes petits et grands et forment des ions négatifs et positifs.