Classification des éléments & propriétés périodiques

Le tableau périodique des éléments a été établit par Mendeleïev bien avant la mécanique quantique. Il a reprit sous forme de lignes et colonnes tous les éléments connus en fonction de leurs propriétés (réactivité, masse,...). A son époque, certains trous restaient dans son tableau. Il a supposé que des éléments devaient encore être découverts.

On peut reconstruire le tableau périodique des éléments en remplissant progressivement toutes les orbitales électroniques, en commençant par celles qui sont les plus proches du noyau (les moins énergétiques).

Le remplissage des orbitales atomiques est complexe et soumis à 3 principes.

· Principe de l’Aufbau : « Comme les protons sont ajoutés un par un au noyau pour construire les éléments, les électrons sont ajoutés de la même façon aux orbitales de "type hydrogène" ».


-> Les électrons commencent donc par remplir les orbitales les plus stables.

L’ordre de remplissage des orbitales est le suivant : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d,7p, … On pourrait se demander pourquoi les orbitales s sont plus stables que les autres. C’est tout simplement car elles ont un effet de pénétration qui les stabilise plus (l’électron se trouve plus souvent près du noyau, or un électron qui se trouve près du noyau est plus stabilisé que ce même électron situé loin du noyau). C’est ce qui est représenté sur la figure XVIII où l’on voit clairement les effets de pénétration de 3 orbitales différentes 3s, 3p et 3d.

· Principe d’exclusion de Pauli : « Pour un atome donné, deux électrons ne peuvent pas avoir la même combinaison des quatre nombres quantiques (n, l, ml, ms). »