Classification des éléments

En 1869, le chimiste russe Dmitri Mendeleïev classe les 63 éléments connus par masse atomique croissante. Il observe que les propriétés chimiques se répètent de manière périodique. Pour respecter cette périodicité, il laisse des cases vides et prédit l'existence et les propriétés d'éléments encore inconnus, comme le gallium. Son génie est d'avoir fait confiance à la loi périodique plutôt qu'à l'ordre strict des masses.

Aujourd'hui, les 118 éléments sont classés par numéro atomique Z croissant. Le tableau comporte 18 colonnes (groupes ou familles) et 7 lignes (périodes). La position d'un élément renseigne sur sa structure électronique : le numéro de période donne le nombre de couches électroniques, et le numéro de groupe (pour les colonnes 1 à 18) indique souvent le nombre d'électrons de valence. Les éléments d'une même colonne ont donc des propriétés chimiques voisines.

On distingue plusieurs familles aux propriétés caractéristiques. La colonne 1 : les alcalins (lithium, sodium, potassium), métaux mous très réactifs avec l'eau. La colonne 2 : les alcalino-terreux. La colonne 17 : les halogènes (fluor, chlore), non-métaux très réactifs. La colonne 18 : les gaz nobles (hélium, néon), inertes car leur couche externe est saturée (règle de l'octet). Ces familles illustrent la périodicité des propriétés.

Le tableau périodique permet de prévoir le comportement chimique d'un élément. Par exemple, les éléments du groupe 1 perdent facilement 1 électron pour former des ions +1. Ceux du groupe 17 gagnent 1 électron pour former des ions -1. On peut aussi observer des tendances : le rayon atomique diminue de gauche à droite dans une période et augmente de haut en bas dans un groupe. Ces régularités aident à anticiper la réactivité.