Science et technologie s1125

Les familles dans le tableau périodique

Une famille chimique correspond à une colonne dans le tableau périodique.

Chaque famille porte un nom et un numéro. Cependant, seules les deux premières colonnes à gauche et les six dernières à droite du tableau seront détaillées dans cette fiche, puisque les similitudes à l’intérieur de ces familles sont plus importantes que celles dans les autres familles.

Les familles sont numérotées de 1 à 8 à partir de la gauche en utilisant des chiffres romains. Ces chiffres sont indiqués en haut de chacune des familles sur les tableaux périodiques de cette fiche. Par exemple, tous les atomes de la deuxième colonne feront partie de la famille II (2), alors que les éléments de l’avant-dernière colonne feront partie de la famille VII (7).

Les éléments du tableau périodique ont un nombre d’électrons de valence identique au numéro de leur famille.

Un nom peut également être attribué à ces familles du tableau périodique. Comme les deux premières et les deux dernières familles ont des propriétés beaucoup plus intéressantes que les autres familles, on leur attribue un nom spécial relié à leurs propriétés. La première colonne est nommée famille des alcalins, la deuxième colonne est nommée famille des alcalino-terreux, l’avant-dernière colonne est nommée famille des halogènes et, enfin, la dernière colonne est nommée famille des gaz inertes (ou gaz rares).

Pour les autres familles, leur nom est déterminé par le premier élément en haut de chaque famille. Par exemple, la famille IV (4) peut être appelée la famille du carbone et la famille V (5) sera appelée la famille de l’azote.

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L’hydrogène ne fait partie d’aucune famille chimique. Cet élément agit parfois comme un alcalin, parfois comme un halogène. Il est par conséquent inclassable. C'est pourquoi il a été mis en retrait, dans une case jaune.

Les alcalins

Les alcalins sont les éléments de la première colonne du tableau périodique et font donc partie de la famille I. Cette famille porte ce nom, puisque lorsqu’un de ses éléments est en contact avec de l’eau, la solution formée est basique. Le terme alcalin est un synonyme de basique. Ils sont représentés en rouge dans le tableau périodique ci-haut. Ces éléments ont tous un seul électron de valence. L’hydrogène ne fait pas partie de la famille des alcalins. Il est toutefois placé au-dessus de la famille des alcalins puisqu'il possède aussi un seul électron de valence. 

Propriétés des alcalins

  • Ce sont des métaux.
  • Ce sont des solides mous; ils peuvent se couper au couteau.
  • Ils sont extrêmement réactifs. Pour cette raison, à l’état pur, on doit les conserver dans l’huile puisqu'ils réagissent fortement au contact de l'eau.
  • On ne les trouve jamais seuls dans la nature: ils sont toujours liés à d’autres éléments.
  • Ils sont de très bons conducteurs d’électricité et de chaleur.

Utilisation des alcalins

On utilise peu les alcalins à l’état pur étant donné leur extrême réactivité chimique. Une fois liés à d’autres éléments, on pourra les retrouver dans de nombreux produits usuels.

Lithium (Li)s1125i2.jpg
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  • Médicament pour traiter les états dépressifs
  • Fabrication de batteries
  • Alliages métalliques pour les aéronefs
Sodium (Na) s1125i3.jpg
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  • Sel de table |\left( NaCl \right)|
  • Engrais
  • « Petite Vache » |\left( NaHCO_{3} \right)|
  • La vapeur peut être utilisée pour produire de la lumière
  • Transmission des influx nerveux dans le corps humain
Potassium (K) s1125i4.jpg
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  • Indispensable au développement des plantes (engrais)
  • Transmission des influx nerveux dans le corps humain
  • Détersifs |\left( KOH \right)|
  • Poudre à canon
  • Fabrication du verre
Rubidium (Rb) s1125i5.JPG
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  • Fabrication de cellules photoélectriques
  • Utilisé en médecine pour localiser les tumeurs


Les alcalino-terreux

Les alcalino-terreux sont les éléments de la deuxième colonne du tableau périodique et font donc partie de la famille II.

Ils ont la couleur orange dans le tableau périodique ci-haut. Cette famille porte le nom des alcalino-terreux pour deux raisons. Premièrement, ils forment des bases lorsqu’ils sont en solution dans l’eau (alcalino). Deuxièmement, on les retrouve dans la composition de nombreuses roches (terreux). Ils ont tous deux électrons de valence.

Propriétés des alcalino-terreux

  • Ce sont tous des métaux.
  • Ce sont des solides mous, mais moins mous que les alcalins.
  • Ils sont réactifs, mais leur réactivité est plus faible que celle des alcalins.
  • Ce sont de bons conducteurs d’électricité et de chaleur.

Utilisation des alcalino-terreux

Les alcalino-terreux sont beaucoup utilisés dans les pièces pyrotechniques (feux d’artifices). Ils ont aussi d’importants rôles à jouer chez les êtres vivants.

Béryllium (Be)s1125i6.jpg
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  • Construction de ressorts (alliages très élastiques)
  • Construction d’alliage pour les aéronefs (résistance à la chaleur et faible masse volumique)
Magnésium (Mg)s1125i7.jpg
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  • Feux d’artifice et « l’éclair » en photographie
  • Lait de magnésie (neutralise l’acidité de l’estomac)
  • Construction de nombreux alliages pour mettre à profit sa légèreté (faible masse volumique)
Calcium (Ca)s1125i8.jpg
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  • Constituant essentiel du corps humain
  • Formation des os et fonctionnement du cœur
  • Constituant des sels pour faire fondre la glace sur les routes
Strontium (Sr)s1125i9.jpg
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  • Raffinage du sucre
  • Colorant rouge pour la céramique

 

Les halogènes

Les halogènes sont les éléments de l’avant-dernière colonne du tableau périodique et font donc partie de la famille VII (7).

Ils ont la couleur verte dans le tableau périodique et ont tous sept électrons de valence. Le mot halogène provient du grec et signifie « engendrer un sel ». En effet, les halogènes sont extrêmement réactifs et forment habituellement des sels avec les alcalins ou les alcalino-terreux avec lesquels ils réagissent. La famille des halogènes est la seule à posséder des éléments dans chacune des trois phases à la température ambiante (gazeuse : fluor et chlore, liquide : brome, solide : iode et astate).

Propriétés des halogènes

  • Ce sont des éléments très colorés.
  • Ils sont tous des non-métaux.
  • Ils sont extrêmement réactifs. On les retrouve donc toujours liés à d’autres éléments chimiques dans la nature.
  • Ce sont des éléments corrosifs.
  • Comme ils sont toxiques et bactéricides, on les utilise fréquemment dans des produits désinfectants.

Utilisation des halogènes

Fluor (F)s1125i10.jpg
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  • Permet de dépolir la céramique et le verre
  • Permet de réduire les caries (eau fluorée)
  • Est utilisé dans les fréons (réfrigération)
Chlore (Cl)s1125i11.jpg
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  • Agit comme un agent de blanchiment
  • Permet de stériliser l’eau potable (Antiseptique)
  • Est un constituant de l’eau de Javel
  • Est un constituant du sel de table |\left( NaCl \right)|
Brome (Br)s1125i12.jpgsource​
  • Utilisé comme sédatif dans certaines maladies nerveuses
  • Utilisé comme papier film photographique (bromure d’argent)
  • Présent dans un antiseptique puissant, le mercurochrome |\left( C_{20}H_{8}Br_{2}HgNa_{2}O_{6} \right)|
Iode (I)s1125i13.jpg
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  • Utilisé en médecine pour le traitement de la glande thyroïde
  • Présent dans les solutions antiseptiques

Les gaz inertes

Les gaz inertes ou gaz rares sont des éléments de la dernière colonne du tableau périodique et font donc partie de la famille VIII (8).

Ils ont la couleur bleue dans le tableau périodique ci-haut. Ils ont donc huit électrons de valence à l’exception de l’hélium qui n’en possède que deux. Les gaz inertes portent leur nom dû au fait qu’ils forment tous des gaz à l’état pur, ils sont aussi très peu réactifs (inertes) et sont relativement rares dans l’atmosphère terrestre.

Propriétés des gaz inertes

  • Ce sont tous des non-métaux.
  • Ils sont incolores à l’état naturel.
  • Ils produisent de la lumière colorée lorsqu’ils sont soumis à une tension électrique à basse pression.
  • Ils ont une très faible réactivité chimique.

Utilisation des gaz inertes

Hélium (He)s1125i14.jpg
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  • Utilisé pour gonfler des ballons sondes (et de fête!)
  • Utilisé en plongée sous-marine à grande profondeur
  • Utilisé dans les enseignes lumineuses (couleur rose)
Néon (Ne)s1125i15.jpg
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  • Utilisé dans les enseignes lumineuses (couleur orange)
  • Utilisé dans les tubes à téléviseur plasma
  • Utilisé dans certains lasers
Argon (Ar)s1125i16.jpg
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  • Utilisé en soudure
  • Utilisé pour remplir des ampoules électriques
  • Utilisé en plongée sous-marine pour gonfler les vestes
  • Utilisé dans les enseignes lumineuses (couleur lilas)
Krypton (Kr)s1125i17.jpg
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  • Utilisé dans certains lasers
  • Utilisé dans les enseignes lumineuses (couleur blanchâtre)

La périodicité des propriétés

Les vidéos
Les exercices
Les références