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Les familles chimiques

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Objectif

Mendeleiev dans son illustre tableau regroupe les éléments qui ont les mêmes propriétés par numéro atomique.
Que représente un tel ensemble ?

1. Notion de famille chimique

Les éléments dans la classification actuelle sont rangés par numéros atomiques croissants. On peut donc y constater le remplissage progressif des couches électroniques pour les atomes associés à ces éléments.

Dans une même colonne, les atomes des éléments ont le même nombre d’électrons périphériques, ce qui explique les analogies dans leurs propriétés chimiques.

C’est pour cette raison que les éléments d’une même colonne font partie de la même famille chimique.

Dans le tableau périodique des 18 premiers éléments, on retrouve donc :

Colonne	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Famille	Hydrogènes et Alcalins	Alcalino-terreux	Bore	Carbone	Azote	Oxygène	Halogènes	Gaz nobles
Nb d'électrons périphériques des éléments	1	2	3	4	5	6	7	8 (sauf hélium)

2. Famille des alcalins

C’est la famille du lithium Li, du sodium Na, du potassium K …qui se trouve dans la première colonne (l’hydrogène ne fait pas partie de cette famille). Ce sont des métaux qui réagissent de manière violente avec l’eau et le dioxygène.

Numéro atomique Z	Élément	Structure électronique
3	Li	(K)²(L)¹
11	Na	(K)²(L)⁸(M)¹
19	K	(K)²(L)⁸(M)⁸(N)¹

D’après le tableau précédent, on constate que chacun des atomes possède un électron périphérique. Ils peuvent perdre cet électron pour donner des cations du type M⁺ soit Li⁺, Na⁺, K⁺.

Les ions obtenus ont une couche externe saturée : ils sont donc très stables, cette structure électronique est la même que celle de l’atome de gaz rare situé la ligne au-dessus.

3. Famille des halogènes

C’est la famille du fluor, du chlore, du brome, de l’iode…, qui se trouve dans l’avant dernière colonne.

Numéro atomique Z	Élément	Structure électronique
9	F	(K)²(L)⁷
17	Cl	(K)²(L)⁸(M)⁷

D’après le tableau précédent, on constate que chacun des atomes possède 7 électrons sur la couche externe. Ils peuvent capter un électron supplémentaire pour donner des anions (F^-, Cl^-, Br^-...) avec une couche externe saturée.

Leur structure est la même que l’atome de gaz rare situé à droite dans le tableau.

4. Famille des gaz nobles

C’est la famille de l’hélium, du néon, de l’argon….. Ces sont des gaz dits rares car en faible quantité dans l’atmosphère terrestre.

Numéro atomique Z	Élément	Structure électronique
2	He	(K)²
10	Ne	(K)²(L)⁸
18	Ar	(K)²(L)⁸(M)⁸

Les atomes de ces éléments possèdent tous des couches externes saturées et ils sont par conséquent très stables et inertes d'un point de vue chimique.

L’essentiel

Les éléments d’une même colonne ont le même nombre d’électrons externes ce qui leur confère des propriétés similaires : on dit qu’ils appartiennent à la même famille chimique.

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