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Tableau périodique

Tableau périodique

T'es-tu déjà demandé comment tu pourrais être plus productif ? Comment pourrais-tu organiser efficacement ton emploi du temps ou tes notes d'école ? Peut-être disposais-tu d'un peu d'argent et avais-tu besoin de faire un budget pour le répartir correctement ? Eh bien, je suis prêt à parier que tu as fini par utiliser soit une liste si toutes les tâches à accomplir sont différentes, soit un tableau Excel si tu souhaites regrouper certaines d'entre elles de manière ordonnée. Tu vois, à l'époque, et nous parlons ici des années 1800, Excel n'existait pas et les gens ont quand même réussi à survivre, ce qui est franchement stupéfiant pour moi.

Mais ils faisaient quand même des tableaux pour organiser leur temps, leurs finances, et certaines personnes comme Mendeleïev utilisaient des tableaux pour organiser toutes sortes de choses différentes. Qu'est-ce qu'il a choisi d'organiser ? Eh bien, tout ce qui construit le monde, tous les éléments dans une seule table ! Une sacrée entreprise, n'est-ce pas ? Voyons ce qu'il a trouvé et comment il a résisté à l'épreuve du temps !

  • Tu verras comment Mendeleïev a organisé les éléments du tableau périodique : survol de l'histoire du tableau périodique et découverte des découvertes de Mendeleïev.
  • Nous examinerons l'organisation des éléments du tableau périodique : explication approfondie de la hiérarchie et de l'ordre du tableau périodique.
  • Nous comprendrons l'activité d'organisation du tableau périodique : explication détaillée et approfondie des périodes et des groupes ainsi que de leurs sous-ensembles.
  • Enfin, nous allons découvrir le tableau périodique organisé par métaux : explication et définition des métaux, métalloïdes et non-métaux.

Quelle est la fonction du tableau périodique des éléments ?


Le tableau périodique des éléments est un outil essentiel dans l'étude de la chimie, et chaque lycéen l'a rencontré à un moment ou à un autre. Cependant, d'où vient exactement le tableau périodique ? D'ailleurs, pourquoi l'appelle-t-on tableau périodique ?

À partir du XIXe siècle, les scientifiques ont utilisé de nombreux paramètres et critères pour identifier et regrouper les éléments. Par exemple, le scientifique allemand Johann Wolfgang Döbereiner a observé que le calcium, le baryum et le strontium avaient des qualités similaires et a donc nommé cet ensemble de trois éléments une triade. En 1863, le chimiste britannique John Newlands a classé les éléments connus en sept groupes de huit éléments chacun et a défini la loi des octaves.

Selon la loi des octaves, chaque huitième élément organisé dans l'ordre décroissant de ses masses atomiques aura des propriétés similaires.

On sait aujourd'hui que cette loi est fausse, mais elle n'en reste pas moins un élément important de l'histoire de la chimie.

Classification périodique des éléments

Je suis sûr que tu sais maintenant que, pour tout ce qui touche à la science, il y a beaucoup d'essais et d'erreurs. Le tableau périodique a lui aussi connu un processus similaire. Différents scientifiques ont tenté d'élaborer un tableau périodique représentant tous les éléments (naturels et artificiels). Cependant, l'homme à qui l'on attribue la plus grande contribution au tableau périodique est le scientifique russe Dimitri Mendeleïev.

En 1869, Mendeleïev a proposé que les propriétés des éléments soient fonction de leur masse atomique. Le scientifique russe, aux côtés de son collègue Meyer, construit un tableau des éléments en huit colonnes, dans lequel sont regroupés les composants ayant des qualités similaires.

Tableau périodique, photo de Dimitri Mendeleïev, StudySmarterFig. 1- Dimitri Mendeleïev.

Le tableau de Mendeleïev, qui regroupe les éléments par ordre croissant de masse atomique, démontre que les attributs des éléments se répètent dans un ordre exact :

Selon Mendeleïev, les propriétés des éléments sont une fonction périodique de leur masse atomique (loi périodique).

Comme tu le verras ci-dessous, le tableau périodique de Mendeleïev de 1871 est quelque peu différent de celui que nous utilisons aujourd'hui, mais il apporte une contribution essentielle au tableau périodique moderne.

Tableau périodique, Tableau périodique de Mendeleïev, StudySmarterFig. 2- Tableau périodique de Mendeleïev2

Qu'est-ce que le tableau périodique de Mendeleïev avait de si spécial ? Eh bien, il a prévu la découverte de nouveaux éléments et a prévu des emplacements dans son tableau périodique pour les accueillir. Cependant, en envisageant la périodicité comme une loi fondamentale déterminant la nature des éléments, il est allé beaucoup plus loin que ses prédécesseurs.

Sur la base de cette révélation, il a laissé une place vide dans son tableau pour les éléments qui n'étaient pas découverts si les qualités d'un élément particulier ne correspondaient pas au modèle général. Le scientifique russe nommait alors ces éléments "hypothétiques" avec des préfixes tels que eka, dvi et tri. En sanskrit, cela signifie un, deux et trois.

À l'époque, Mendeleïev a attribué ces préfixes à huit éléments inconnus. Par exemple, l'eka-aluminium a été nommé ainsi parce qu'il était placé sous l'aluminium sur le tableau de Mendeleïev, il a ensuite été renommé Gallium.

Il est intéressant de voir comment il a choisi le sanskrit, non ? Pas le latin, le français, l'allemand, le russe ou l'anglais. Sanskrit ! C'est tellement aléatoire - comment ça se fait ?

Eh bien, on pense que Mendeleïev, pendant ses études à l'université de Saint-Pétersbourg en Russie, a étudié le sanskrit. Mais pourquoi aurait-il utilisé une ancienne langue indienne dans ses études ?

L'alphabet sanskrit, que le mentor de Mendeleïev connaissait bien, était lui-même un système périodique : la disposition de l'alphabet sanskrit expliquait comment les lettres pouvaient se joindre pour produire des sons, de la même manière que le tableau périodique des éléments démontre comment des éléments distincts peuvent se mélanger pour former des composés.

Mais avec le succès viennent les échecs. Tu te souviens du processus d'essais et d'erreurs que j'ai mentionné plus haut ? Eh bien, nos scientifiques russes en ont été victimes.

Malheureusement, le tableau périodique de Mendeleïev présentait certaines limites. En effet, son tableau était incapable d'expliquer certaines choses comme le fait que le cobalt, bien qu'ayant une masse atomique supérieure à celle du nickel, possède des propriétés qui pourraient le placer avant cet élément. Ces incohérences rendaient difficile une bonne compréhension des éléments.

Comme tu peux le constater, la masse atomique n'est pas un prédicteur parfait des propriétés des éléments. Ce qui est plus souvent utilisé aujourd'hui est le nombre de protons (également connu sous le nom de numéro atomique). Le tableau périodique moderne est le suivant, et nous pouvons y voir cette manifestation !

Tableau : Classification périodique

Comme mentionné ci-dessus, la loi périodique a été réexaminée en raison de certaines incohérences dans la catégorisation des éléments basée sur la masse atomique.

Aujourd'hui, la loi périodique est basée sur le fait que les propriétés des éléments sont fonction de leur numéro atomique plutôt que de leur masse.

Maintenant que nous avons fait l'historique, entrons dans le vif du sujet : l'organisation du tableau périodique et la façon de le comprendre !

Classification périodique : Numéro atomique

Le tableau périodique est une liste d'éléments chimiques classés selon leur numéro atomique, leurs qualités et leurs caractéristiques.

L'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA) a confirmé 118 éléments, parmi lesquels :

  • 94 éléments sont dits "naturels" (car ils ont été trouvés dans la nature).
  • 24 éléments sont dits "synthétiques" (car ils ont été fabriqués artificiellement).

Tableau périodique, Le tableau périodique des éléments, StudySmarterFig. 3- Le tableau périodique des éléments 3 .

Tableau périodique : Élément chimique

Le tableau périodique organise et localise tous les éléments connus en groupes, périodes, blocs, métaux, non-métaux, lanthanoïdes et actinides en fonction de leurs caractéristiques et de leurs relations les uns avec les autres.

Tableau périodique : Configuration électronique

Les configurations électroniques des éléments expliquent la forme par ailleurs particulière du tableau périodique. Bien que le tableau ait été organisé à l'origine sur la base de similitudes physiques et chimiques entre les éléments au sein des groupes, ces similitudes sont finalement attribuables aux niveaux d'énergie orbitale et au principe de Pauli, qui entraînent le remplissage des sous-couches individuelles dans un ordre particulier. En conséquence, le tableau périodique peut être divisé en "blocs" correspondant au type de sous-couche à remplir1 .

Tableau périodique : Groupes

Les groupes sont les colonnes du tableau périodique. Ils indiquent les éléments chimiques ayant des propriétés physiques et chimiques similaires.

  • Groupes A (éléments typiques/représentatifs) : Chaque groupe est numéroté de 1 à 8. Le numéro du groupe correspond aux électrons de valence. Par exemple, les éléments du groupe VII A ont tous la configuration électronique externe s2p5.
  • Groupe B (éléments de transition) : Ils sont disposés à un niveau inférieur à celui de la période. Les éléments de transition sont tous ceux qui, dans le tableau périodique des éléments chimiques, se répartissent en groupes allant de 3 à 12.

Certains groupes ont leurs propres caractéristiques, découvrons-les !

Groupe IA : Métaux alcalins

Tableau périodique, Métaux alcalins dans le tableau périodique, StudySmarter
Fig. 4- Métaux alcalins dans le tableau périodique4.

Les métaux alcalins sont caractérisés par une réactivité élevée, une faible énergie d'ionisation, une faible électronégativité et un potentiel de réduction négatif. Ils ont tendance à ne former des composés que dans leur état d'oxydation +1.

Groupe IIA : Métaux alcalino-terreux

Tableau périodique, Métaux alcalino-terreux, StudySmarter

Fig. 5- Métaux alcalino-terreux5.

Les métaux alcalino-terreux sont mous et ont une faible densité, ils sont très réactifs, bien que moins que ceux du groupe 1, et ne forment des composés que dans le degré d'oxydation +2.

Groupe VII : Halogènes

Tableau périodique, Tableau périodique : Halogènes, StudySmarterFig. 6- Tableau périodique : Halogènes6.

Les halogènes sont des éléments très réactifs qui, lorsqu'ils réagissent avec des métaux, forment des sels. Par exemple, si on combine 2 Na, un métal, avec 2 \( Cl_2 \) , un halogène, on obtient \( 2NaCl \) et beaucoup de chaleur. C'est ce qu'on appelle "l'expérience de la lampe à sel". Dans ce cas, on fait descendre du sodium fondu dans une atmosphère de chlore et on obtient une lumière orange vif et du sel.

Groupe VIII : Gaz nobles (ou gaz inertes)

Tableau périodique, Tableau périodique : Gaz nobles, StudySmarter

Fig. 7- Tableau périodique : Gaz nobles7.
.

Les gaz nobles sont caractérisés par une structure électronique fermée, un duo pour l'hélium, et un octuor pour les autres. Ces configurations sont particulièrement stables et expliquent leur réactivité nulle ou faible. Ils sont monoatomiques, incolores, inodores, insipides et non inflammables.

Tableau périodique : Périodes

Le tableau périodique comporte sept lignes horizontales appelées périodes. Elles sont classées dans l'ordre de leur numéro atomique. Elles sont liées au concept de nombre quantique principal, essentiellement le numéro de la ligne correspond au nombre quantique principal des orbitales des électrons de valence. Voici un exemple déroutant :

Si l'orbitale la plus externe est appelée 5s, tu obtiendras 5 comme numéro de quantum principal et, par conséquent, il se trouvera dans la 5e rangée des éléments. Maintenant, si l'orbitale la plus externe de ton élément est 3d, il sera placé dans la 3ème rangée, facile non ?

La période : Les rangées du tableau périodique

Tableau périodique, Les rangées du tableau périodique, StudySmarter

Fig. 8- Les rangées du tableau périodique8.
  • La première période est la plus courte car elle ne comporte que deux éléments (H et He). Ces éléments n'ont d'électrons que dans une orbitale de type s. Ils représentent le premier niveau d'énergie (n = 1).
  • Les deuxième et troisième périodes comptent huit éléments. Les électrons se trouvent ici uniquement dans les orbitales de type s et p. Ils représentent les éléments chimiques des deuxième (n = 2) et troisième (n = 3) niveaux d'énergie respectivement.
  • Les quatrième et cinquième périodes comptent 18 éléments, et les électrons ont ici des orbitales de type d.
  • À partir de la 6e période, on trouve également des orbitales de type f.

Métaux de transition

Tableau périodique, Métaux de transition, StudySmarter
Fig. 9- Métaux de transition9.

Les métaux de transition, sont malléables et ductiles, conduisent la chaleur et l'électricité et forment des ions positifs.

Lantinides et actinides : Métaux de transition internes

Tableau périodique, Métaux de transition internes, StudySmarterFig. 10- Métaux de transition internes10.

Les métaux de transition interne, comme mentionné ci-dessus, sont une extension du groupe 3. Ils peuvent être divisés en deux sous-catégories :

  • Les lanthanides : se trouvent à l'état naturel dans la croûte terrestre, à l'exception d'actinides.
  • Les actinides : créés en laboratoire, ils sont de nature radioactive.

Alors que les lanthanides ne présentent jamais plus de deux états d'oxydation et donnent des composés essentiellement ioniques, les actinides présentent un plus grand nombre d'états d'oxydation et la présence d'états d'oxydation stabilise les liaisons covalentes et facilite la formation de complexes.

Tableau périoique, Catégorisation des groupes et des périodes, StudySmarter
Fig. 11- Catégorisation des groupes et des périodes11.

Tableau périodique organisé par métaux

Trois types d'éléments composent le tableau périodique, en fonction de leurs propriétés chimiques et physiques : les métaux, les métalloïdes et les non-métaux.

  • Métaux : solides à température ambiante (le mercure est l'exception - c'est un liquide à température ambiante). Les métaux sont malléables et durables. Ils sont en outre de bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Les métaux se trouvent sur le côté gauche du tableau.
  • Les non-métaux : ce sont généralement des gaz et des solides, mais le brome est la seule exception. Il est liquide à température ambiante. Ce sont de mauvais conducteurs d'électricité et les forces intermoléculaires entre leurs molécules sont généralement faibles.
  • Métalloïdes (également appelés semi-métaux) : ils sont appelés ainsi car ils possèdent à la fois les propriétés des métaux et des non-métaux (d'où le "semi"). Leur conductivité électrique est inférieure à celle des métaux mais supérieure à celle des non métalliques. Ils se trouvent sur le côté gauche du tableau, entre les métaux et les non-métaux.

Tableau périodique, Catégorisation des métaux, non-métaux et métalloïdes, StudySmarterFig. 12- Catégorisation des métaux, non-métaux et métalloïdes12.

Le tableau périodique est une bête assez compliquée et nous pourrions en dire beaucoup plus à son sujet, mais nous espérons que cela vous a suffi pour en saisir les parties les plus importantes. Si tu veux en savoir plus, continue à lire nos autres articles sur le sujet !

Tableau périodique - Points clés

  1. Les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique ; le numéro atomique (indiqué par la lettre Z) indique le nombre de protons présents dans le noyau de l'atome.
  2. Dans le tableau périodique, il y a 7 lignes horizontales, c'est-à-dire 7 périodes. La période d'un élément indique le niveau d'énergie sur lequel sont placés les électrons de valence.
  3. Dans le tableau périodique, il y a 18 lignes verticales, soit 18 groupes. Les groupes du tableau périodique ont une double numérotation : la première en chiffres arabes de 1 à 18 ; la seconde, plus importante, en chiffres romains de I à VIII. Le nombre d'électrons de valence correspond au chiffre romain : ainsi, H, Na, K etc... n'ont tous qu'un seul électron de valence. Vice versa, Ne, Ar, Kr etc... ont tous huit électrons de valence.

Références

  1. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_-_The_Central_Science_(Brown_et_al.)/06%3A_Electronic_Structure_of_Atoms/6.09%3A_Electron_Configurations_and_the_Periodic_Table
  2. https://corrosion-doctors.org/Periodic/Periodic-Mendeleev.htm
  3. https://www.britannica.com/science/periodic-table
  4. https://periodictableguide.com/alkali-metals-located-on-the-periodic-table/
  5. : https://periodictableguide.com/alkaline-earth-metals-on-periodic-table/
  6. https://periodictableguide.com/halogens-located-on-the-periodic-table
  7. https://periodictableguide.com/noble-gases-located-on-the-periodic-table/
  8. https://www.ck12.org/book/ck-12-chemistry-second-edition/r18/section/8.2/
  9. Transition Metals: https://periodictableguide.com/transition-metals-located-on-periodic-table/
  10. https://periodictableguide.com/inner-transition-metals-on-periodic-table/
  11. https://sciencenotes.org/periodic-table-groups-and-periods/
  12. https://sciencenotes.org/metals-metalloids-nonmetals/

Questions fréquemment posées en Tableau périodique

Dans le tableau périodique long, les éléments sont classés dans l'ordre de leur numéro atomique. Le numéro atomique d'un élément est égal au nombre de protons à l'intérieur du noyau de son atome.

La classification périodique des éléments est la méthode par laquelle les éléments sont groupés sur la base de leurs caractéristiques, c'est-à-dire que nous gardons les éléments qui sont semblables dans un groupe et le reste des éléments dans l'autre groupe.

Les colonnes verticales du tableau périodique sont appelées groupes ou familles en raison de leur comportement chimique similaire.

Tous les membres d'une famille d'éléments ont le même nombre d'électrons de valence et des propriétés chimiques similaires.

Les lignes (rangées) horizontales du tableau périodique sont appelées périodes.

Les dix-huit premiers éléments sont : l'hydrogène, l'hélium, le lithium, le béryllium, le bore, le carbone, l'azote, l'oxygène, le fluor, le néon, le sodium, le magnésium, l'aluminium, le silicium, le phosphore, le soufre, le chlore et l'argon.

Évaluation finale de Tableau périodique

Question

Décris les caractéristiques des métalloïdes : 

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Réponse

Ils sont souvent utilisés dans les semi-conducteurs

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Question

Qui est l'homme à qui l'on attribue la plus grande contribution au tableau périodique ?

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Réponse

Dimitri Mendeleev

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Question

Quelle propriété Mendelev a-t-il proposée en 1869 ?

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Réponse

les propriétés des éléments étaient fonction de leur masse atomique

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Question

Mendelev est connu pour regrouper ses éléments sur la base de quoi ?

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Réponse

Par ordre croissant de masse atomique

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Question

Qu'est-ce que la loi périodique ?

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Réponse

Les propriétés des éléments sont fonction de leur numéro atomique plutôt que de leur masse.

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Question

Qu'est-ce que le tableau périodique ?

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Réponse

Une façon d'organiser les éléments selon leur numéro atomique (nombre de protons) et leurs propriétés chimiques similaires.

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Question

Combien d'éléments sont présents dans le tableau périodique ?

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Réponse


118

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Question

Parmi les 118 éléments, combien sont présents à l'état naturel ?

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Réponse


118

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Question

Sur les 118 éléments, combien sont fabriqués artificiellement ?

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Réponse

117

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Question

Le tableau périodique est composé de combien de groupes ?

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Réponse

8

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Question

Que sont les métaux alcalins (ou groupe IA) ?

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Réponse

Métaux caractérisés par une réactivité élevée, une faible énergie d'ionisation, une faible électronégativité et un potentiel de réduction négatif.

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Question

Que sont les gaz nobles ?

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Réponse

Gases of Group 18 or noble gases are characterized by a closed electronic structure, duet for helium, octet for the others. These configurations are particularly stable and explain their zero or poor reactivity.

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Question

Quelle caractéristique distingue les métaux de transition ?

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Réponse

Sa chimie est déterminée par les interactions des orbitales d.

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Question

Où se trouvent les métaux de transition dans le tableau périodique ?

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Réponse

entre les groupes principaux II et III

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Question

Les éléments d'une même colonne ont _____ propriétés chimiques.

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Réponse

similaire

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Question

Combien de périodes y a-t-il ?

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Réponse

7

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Question

Comment savoir à quelle période appartient un élément ?

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Réponse

Les éléments sont classés en périodes en fonction du nombre quantique principal des orbitales les plus énergétiques qu'ils contiennent. Par exemple, les éléments ayant une orbitale 5s font partie de la 5éme période, car leur nombre quantique principal est 5. Un élément dont l'orbitale de valence est une orbitale 4p fait partie de la 4émepériode.

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Question

Décris les caractéristiques des métaux : 

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Réponse

Ils sont de bons conducteurs d'électricité

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Question

Décris les caractéristiques des non-métaux :

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Réponse

Ils ont des orbitales s et p comme orbitales de valence.

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Question

Classe les gaz nobles suivants du point d'ébullition le plus bas au plus haut : Néon, Hélium, Xénon.

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Réponse

Hélium, néon, xénon. 

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Question

Les gaz nobles sont les éléments que l'on trouve dans quel groupe du tableau périodique ?

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Réponse

Groupe 0

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Question

Quelle est la configuration électronique des éléments du groupe 0 ?

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Réponse

Ils présentent une couche externe complète d'électrons. Cela signifie qu'ils présentent tous 8 électrons dans leur couche de valence, sauf l'hélium qui en présente 2. 

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Question

Les gaz nobles sont plus réactifs que les métaux alcalins. 


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Réponse

Faux.

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Question

De quelle couleur sont les gaz nobles ?

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Réponse

Ils sont incolores.

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Question

Quel est le deuxième gaz noble, et quelle est sa configuration électronique ?

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Réponse

 Le néon. Sa configuration électronique est \( 1s^2, 2s^2 , 2p^6 \).

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Question

Les gaz nobles sont-ils monatomiques ou diatomiques ?


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Réponse

Monatomiques - ils essaient de se déplacer sous forme d'atomes uniques. 

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Question

Pourquoi les gaz nobles sont-ils si peu réactifs ?


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Réponse

Comme ils présentent une couche externe complète, ils sont déjà stables. Cela signifie qu'ils n'ont pas besoin de perdre ou de gagner des électrons, ce qui entraînerait une réaction. 

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Question

L'hélium est souvent utilisé pour remplir les ballons. Quelle est la propriété de l'hélium qui le rend idéal pour cet usage ?

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Réponse

L'hélium présente une très faible densité. Il est moins dense que l'air. Cela permet aux ballons de "flotter".

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Question

 En descendant dans le groupe 0, qu'arrive-t-il aux points d'ébullition des gaz nobles ?

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Réponse

Ils augmentent - plus les atomes sont gros, plus les forces intermoléculaires entre les atomes sont fortes et plus il faut d'énergie pour briser ces forces. 

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Question

Choisis le (ou les  élément(s) radioactif(s) .

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Réponse

l'oganesson 

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Question

............. est le deuxième élément chimique le plus répandu dans l'univers.

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Réponse

L'hélium

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Question

Le point d'ébullition de l'oganesson est 294 K.


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Réponse

Faux

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Question

Quelle est la particularité du xénon ? 

Montrer la réponse

Réponse

Il peut se lier assez facilement avec l'oxygène pour former du tétraoxyde de xénon.

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Question

Qu'est-ce que la décharge gazeuse ?

Montrer la réponse

Réponse

La décharge gazeuse est un processus au cours duquel la matière gazeuse est traversée par un courant électrique. Lors de la décharge gazeuse de gaz rares, chaque gaz rare émet une couleur caractéristique.

Montrer la question

Question

Choisir les caractéristiques des gaz rares.

Montrer la réponse

Réponse

Ils sont des gaz incolores  

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