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Chimie

Atomes et classification périodique

Aujourd'hui, nous allons parler du calcium, le troisième élément de la famille des alcalinotéreux. Le numéro atomique du calcium est 20 et sa configuration électronique est 1S2, 2S2, 2P6, 3S2, 3P6, 4S2. Les éléments de la famille des alcalinotéreux se terminent en S2 dans leur configuration électronique. Le calcium se trouve dans la deuxième colonne de la classification périodique. En ce qui concerne les ions, le calcium forme généralement un ion Ca2+ en perdant ses deux électrons de la couche externe 4s, ce qui lui confère la configuration électronique de l'argon. En ce qui concerne les valeurs des énergies de première ionisation, elles diminuent du béryllium au barium dans la famille des alcalinotéreux. Cela signifie que les électrons de la couche S sont de moins en moins liés au noyau. Lorsque le numéro atomique augmente, les électrons deviennent plus stables. J'espère que cette vidéo sur le calcium et les alcalinotéreux vous a été utile. N'hésitez pas à poser vos questions ou à faire des commentaires.

Salut à tous, c'est Leïla pour Cydéo. Aujourd'hui, on va faire un exercice autour du calcium. Alors c'est un type d'exercice qu'on aime bien vous faire en chimie sur la classification périodique. On prend un élément et on brode autour. C'est d'ailleurs souvent les parties introductives de la chimie au concours. On va vous partir d'un élément, puis après on va regarder les réactions chimiques, etc. Donc ici, on parle du calcium, on me dit que c'est le troisième élément de la famille des alcalinotéreux et on commence par nous demander son numéro atomique. Alors là, je vous ai mis la classification périodique, donc on peut tricher et regarder son numéro atomique directement. Ça ne fait pas partie des lignes que vous avez à apprendre. Normalement, il faut que vous connaissiez les trois premières lignes de la classification périodique. Pour ça, il y a des petits moyens mnémotechniques que vous avez certainement vu en cours. Par contre, il faut savoir ce que c'est que la famille des alcalinotéreux. Alcalinotéreux, alcalin, c'est la première colonne. Alcalinotéreux, c'est la deuxième colonne, qui commence par le béryllium. Donc son numéro atomique, une fois que vous savez ça, vous pouvez calculer avec la configuration électronique et vous pouvez comme ça donner son numéro atomique. Mais il faut que vous sachiez que c'est la deuxième colonne et donc ça veut dire qu'il va se terminer en S2. Par exemple, je vous ai montré la configuration électronique du béryllium qui est 1S2, 2S2. Celle du magnésium qui se finit en 3S2, etc. Petite exception, c'est vrai que je ne vous l'ai pas mis, il y a l'hélium qui se finit en 1S2. Mais lui, ce n'est pas un alcalinotéreux, c'est un gaz rare parce que c'est un des seuls qui respecte la règle du duet avec l'hydrogène et c'est pour ça que vous voyez dans la classification, on l'a mis tout à droite. Première période, huitième colonne, comme ça, il est avec ses copains les gaz rares qui ont les mêmes propriétés que lui. Donc pour CA, on remplit avec la règle de Shlekovski et ça nous donne la configuration 1S2, 2S2, 2P6, 3S2, 3P6, 4S2. Voilà pour le calcium. Donnez sa configuration électronique. Ah oui, je ne vous ai pas donné son numéro atomique, c'est 20. Donc en fait, c'est vrai que si vous de... Peu importe, je pense que la configuration électronique et le numéro atomique, pour moi, c'est assez lié si vous connaissez ni l'un ni l'autre, mais vous savez que vous connaissez la position dans la classification périodique. Donc soit vous dites voilà, je remplis d'abord les S, ensuite les P et vous calculez comme ça. Il faut d'emblée la configuration électronique et vous compter. Peu importe, ici l'ordre des questions n'était pas spécialement clair, on peut mélanger un peu. Numéro atomique, pardon, ça dégaine. Hop, comment on fait si jamais vous ne l'avez toujours pas appris ? Ce petit tableau par cœur, c'est le moment. On remplit avec la règle de Shlekovski, on remplit les couches par ordre croissant de N plus L et en cas d'égalité par N croissant. Ça vous donne ce petit tableau-là. En DS, vous commencez par le refaire sur un coin de brouillon et vous basez dessus pour être sûr de ne pas vous tromper dès que le numéro atomique commence à devenir important. Et donc on nous demande ensuite sous quelle forme ionique on le rencontre habituellement. Alors ça on peut le voir un peu dans le tableau. On voit que Ca, il n'est pas si éloigné que ça en termes de configuration électronique des gaz rares et notamment de l'argon. Vous voyez, il a besoin de perdre deux électrons pour gagner la configuration électronique de l'argon qui est un gaz rare et c'est évidemment ce qu'il a envie de faire notre petit calcium. Et donc Ca de plus à la configuration électronique de l'argon, ça veut dire quoi ? Ça veut dire qu'il va se débarrasser en fait de ces électrons qui sont sur la couche externe 4s et il va finir en 3p6. Alors ensuite, qu'est-ce qu'on nous demande ? On nous donne les valeurs des énergies de première ionisation pour les éléments qui sont dans sa colonne. Donc tous les alcalinos on vous donne le beryllium, le magnésium, le calcium et ensuite, je me souviens plus, ça doit être le cérénium et le barium certainement. Et on nous demande d'abord de justifier l'évolution de ces valeurs. Donc vous voyez que le beryllium, il a une très grande énergie de première ionisation, ça descend jusqu'au calcium, cérénium et ça descend jusqu'au barium. Alors on va voir ce qu'on peut en dire. Donc l'idée c'est que l'énergie de première ionisation, c'est l'énergie qu'il faut pour arracher un électron à notre atome en l'occurrence. Et donc plus l'énergie d'ionisation est grande, plus c'est difficile de l'ioniser, c'est-à-dire qu'il faut apporter beaucoup d'énergie et ça veut donc dire que l'électron est très lié au noyau. Donc là, qu'est-ce que ça nous dit ? Ça nous dit qu'il faut apporter de moins en moins d'énergie pour ioniser lorsqu'on descend la colonne. Donc ça veut dire que les électrons de la couche S sont de moins en moins liés au noyau. C'est assez logique parce que quand on s'écarte, la vision qu'on a, un peu ce qu'on appelle le modèle planétaire de l'atome dans lequel les électrons sont des couches autour du noyau, ça voudrait dire que les électrons qui sont sur les couches en NS2 sont de plus en plus loin du noyau, ils sont de moins en moins liés, si vous voulez. C'est un peu ça ce qu'on peut se dire. Alors attention, le modèle planétaire ne marche pas toujours pour décrire ce qui se passe, mais ici ça va bien marcher. Donc qu'est-ce que ça veut dire ? Ça veut dire que les électrons de plus sont de plus en plus stables quand Z augmente, puisque ça veut dire qu'il a été « facile » de l'ioniser. Et voilà, donc on a fini sur le commentaire de l'évolution des valeurs. J'espère que cette vidéo sur le calcium et les alcalinotéreux vous aura été profitable. N'hésitez pas à poser vos questions ou faire vos remarques en commentaire.

Le calcium

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