Voici le graphique le plus puissant de toute la chimie : le Tableau périodique. Il ressemble à un désordre de cases, mais il cache un beau secret. Les éléments sont…
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8.1
Arrangement of the elements · Disposition des éléments
Syllabus · Programme
English
Core
Supplement
1 Describe the Periodic Table as an arrangement of elements in periods and groups and in order of increasing proton number/atomic number
2 Describe the change from metallic to non‑metallic character across a period
3 Describe the relationship between group number and the charge of the ions formed from elements in that group
4 Explain similarities in the chemical properties of elements in the same group of the Periodic Table in terms of their electronic configuration
5 Explain how the position of an element in the Periodic Table can be used to predict its properties
6 Identify trends in groups, given information about the elements
Français
Fondamental
Supplémentaire
1 Décrire le Tableau Périodique comme un arrangement d'éléments en périodes et groupes et selon l'ordre croissant du numéro protonique/numéro atomique
2 Décrire le passage du caractère métallique au caractère non métallique à travers une période
3 Décrire la relation entre le numéro de groupe et la charge des ions formés par les éléments de ce groupe
4 Expliquer les similitudes dans les propriétés chimiques des éléments du même groupe du Tableau Périodique en termes de leur configuration électronique
5 Expliquer comment la position d'un élément dans le Tableau Périodique peut être utilisée pour prédire ses propriétés
6 Identifier les tendances dans les groupes, étant donné des informations sur les éléments
Source: Cambridge International syllabus · Source : Programme Cambridge International
English
The Periodic Table 周期表 arranges all the elements 元素 in order of increasing proton number 质子数 (the atomic number 原子序数). The horizontal rows are called periods 周期 and the vertical columns are called groups 族.
A few key patterns:
Across a period, the elements change from metals 金属 on the left to non-metals 非金属 on the right.
The group number tells you the charge of the ions 离子 that the elements form. Group I forms $+1$ ions, Group II forms $+2$ ions, and Group VII forms $-1$ ions.
Elements in the same group have similar chemical properties. This is because they have the same number of outer-shell electrons 电子 (the same outer electronic configuration 电子排布).
Because of these patterns, you can use an element's position to predict its properties.
Français
Le tableau périodique classe les éléments par ordre croissant de numéro atomique.
Le Tableau Périodique 周期表 classe tous les éléments 元素 par ordre croissant de numéro protonique 质子数 (le numéro atomique 原子序数). Les rangées horizontales sont appelées périodes 周期 et les colonnes verticales sont appelées groupes 族.
Quelques motifs clés :
Sur une période, les éléments passent des métaux 金属 à gauche aux non-métaux 非金属 à droite.
Le numéro du groupe indique la charge des ions 离子 formés par les éléments. Le Groupe I forme des ions $+1$, le Groupe II forme des ions $+2$, et le Groupe VII forme des ions $-1$.
Les éléments d'un même groupe ont des propriétés chimiques similaires. C'est parce qu'ils ont le même nombre d'électrons 电子 de couche externe (la même configuration électronique 电子排布 externe).
En raison de ces motifs, vous pouvez utiliser la position d'un élément pour prédire ses propriétés.
Les groupes sont les colonnes et les périodes sont les rangées ; les métaux se trouvent à gauche de l'escalier, les non-métaux à droite
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Repérer une tendance sur une période
En parcourant une période, les propriétés changent selon un motif régulier et répétitif. Changez la tendance pour voir comment le rayon atomique, l'énergie d'ionisation ou le point de fusion varient d'un élément à l'autre.
Group I — the alkali metals · Groupe I — les métaux alcalins
Syllabus · Programme
English
Core
Supplement
1 Describe the Group I alkali metals, lithium, sodium and potassium, as relatively soft metals with general trends down the group, limited to: (a) decreasing melting point (b) increasing density (c) increasing reactivity
2 Predict the properties of other elements in Group I, given information about the elements
Français
Fondamental
Supplémentaire
1 Décrire les métaux alcalins du Groupe I, lithium, sodium et potassium, comme des métaux relativement mous avec des tendances générales dans le groupe, limitées à : (a) point de fusion décroissant (b) densité croissante (c) réactivité croissante
2 Prédire les propriétés d'autres éléments du Groupe I, étant donné des informations sur les éléments
Source: Cambridge International syllabus · Source : Programme Cambridge International
English
Group I elements are the alkali metals 碱金属: lithium 锂, sodium 钠 and potassium 钾. They are soft 柔软 metals (you can cut them with a knife).
Going down the group, there are clear trends 趋势:
Property
Trend going down the group
melting point 熔点
decreases
density 密度
increases
reactivity 活泼性
increases
You can use these trends to predict the properties of other Group I elements. For example, rubidium (below potassium) would be even more reactive and have an even lower melting point.
Reaction with water, and what you see
This is the reaction the exam asks about most. Every Group I metal reacts with water to give an alkali (the metal hydroxide) plus hydrogen - which is exactly why they are called the alkali metals:
"Describe what you see" is worth marks of its own, so learn the list for sodium on water:
it floats - the metal is less dense than water.
it melts into a ball - the reaction gives out heat, and the metal's melting point is low.
it moves about on the surface - the hydrogen jetting off pushes it around.
there is effervescence 泡腾 (fizzing) - the hydrogen gas escaping.
it gets smaller and disappears as it is used up.
the solution turns alkaline, so universal indicator goes purple (it is now $\text{NaOH}$).
The trend shows up in how violent this is: lithium fizzes steadily but does not melt; sodium melts into a ball and darts around; potassium is fast enough to ignite its own hydrogen, burning with a lilac flame. Two answers to avoid: "hydrogen is given off" is not an observation (you cannot see it - say effervescence), and the metal melts because the reaction is exothermic, not because "water is hot".
Français
Les éléments du Groupe I sont les métaux alcalins 碱金属 : lithium 锂, sodium 钠 et potassium 钾. Ce sont des métaux mous 柔软 (on peut les couper avec un couteau).
Le potassium réagit violemment avec l'eau, dégageant de l'hydrogène qui brûle avec une flamme lilas — la réactivité augmente dans le Groupe IChaque atome du Groupe I a un électron dans sa couche externe, c'est pourquoi ils réagissent de manière similaire
En descendant le groupe, on observe des tendances 趋势 claires :
Propriété
Tendance en descendant le groupe
point de fusion 熔点
diminue
densité 密度
augmente
réactivité 活泼性
augmente
Vous pouvez utiliser ces tendances pour prédire les propriétés des autres éléments du Groupe I. Par exemple, le rubidium (sous le potassium) serait encore plus réactif et aurait un point de fusion encore plus bas.
Réaction avec l'eau, et ce que vous voyez
C'est la réaction dont l'examen demande le plus. Chaque métal du Groupe I réagit avec l'eau pour former une base (l'hydroxyde métallique) plus de l'hydrogène - c'est exactement pourquoi on les appelle les métaux alcalins :
"Décrivez ce que vous voyez" vaut des points à lui seul, alors apprenez la liste pour le sodium sur l'eau :
il flotte - le métal est moins dense que l'eau.
il fond en boule - la réaction dégage de la chaleur, et le point de fusion du métal est bas.
il se déplace à la surface - le jet d'hydrogène le fait bouger.
il y a effervescence 泡腾 (fizzing) - le gaz hydrogène qui s'échappe.
il devient plus petit et disparaît au fur et à mesure qu'il est consommé.
la solution devient basique, donc l'indicateur universel devient violet (c'est maintenant $\text{NaOH}$).
La tendance se manifeste dans l'intensité de la réaction : le lithium effervesce régulièrement mais ne fond pas ; le sodium fond en boule et se déplace rapidement ; le potassium est assez rapide pour enflammer son propre hydrogène, brûlant avec une flamme lilas. Deux réponses à éviter : « de l'hydrogène est dégagé » n'est pas une observation (vous ne pouvez pas le voir — dites effervescence), et le métal fond parce que la réaction est exothermique, pas parce que « l'eau est chaude ».
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Tendance du Groupe I lab
Suivez les métaux du Groupe I vers le bas du groupe et observez la réactivité augmenter.
Group VII — the halogens · Groupe VII — les halogènes
Syllabus · Programme
English
Core
Supplement
1 Describe the Group VII halogens, chlorine, bromine and iodine, as diatomic non-metals with general trends down the group, limited to: (a) increasing density (b) decreasing reactivity
2 State the appearance of the halogens at r.t.p. as: (a) chlorine, a pale yellow-green gas (b) bromine, a red-brown liquid (c) iodine, a grey-black solid
3 Describe and explain the displacement reactions of halogens with other halide ions
4 Predict the properties of other elements in Group VII, given information about the elements
Français
Fondamental
Supplémentaire
1 Décrire les halogènes du Groupe VII, chlore, brome et iode, comme des non-métaux diatomiques avec des tendances générales dans le groupe, limitées à : (a) densité croissante (b) réactivité décroissante
2 Indiquer l'apparence des halogènes à température et pression ambiantes comme suit : (a) chlore, un gaz jaune-vert pâle (b) brome, un liquide rouge-brun (c) iode, un solide gris-noir
3 Décrire et expliquer les réactions de déplacement des halogènes avec d'autres ions halogénures
4 Prédire les propriétés d'autres éléments du Groupe VII, étant donné des informations sur les éléments
Source: Cambridge International syllabus · Source : Programme Cambridge International
English
Group VII elements are the halogens 卤素: chlorine 氯气, bromine 溴 and iodine 碘. They are diatomic 双原子 non-metals (each molecule is made of two atoms, such as $\text{Cl}_2$).
Their appearance at room temperature and pressure:
Halogen
Appearance
chlorine
a pale yellow-green gas
bromine
a red-brown liquid
iodine
a grey-black solid
Going down the group, the density increases but the reactivity decreases (the opposite trend to Group I).
Displacement reactions
A more reactive halogen pushes out (displaces) a less reactive halide 卤化物 ion from its solution. This is a displacement reaction 置换反应.
For example, chlorine is more reactive than bromine, so chlorine displaces bromine from potassium bromide:
Worked example. Aqueous chlorine is added to potassium iodide solution; then aqueous iodine is added to potassium bromide solution. What happens in each? Reactivity falls down Group VII: chlorine, then bromine, then iodine. (a) Chlorine is above iodine, so it is more reactive and displaces it: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, and the solution turns red-brown as iodine is released. (b) Iodine is below bromine, so it is less reactive and cannot displace it - there is no reaction and no colour change. "No reaction" is a complete answer worth marks: check the order in the group before you write any equation.
Français
Les éléments du Groupe VII sont les halogènes 卤素 : chlore 氯气, brome 溴 et iode 碘. Ce sont des non-métaux diatomiques 双原子 (chaque molécule est constituée de deux atomes, comme $\text{Cl}_2$).
Leur apparence à température et pression ambiantes :
Halogène
Apparence
chlore
un gaz jaune pâle verdâtre
brome
un liquide rouge-brun
iode
un solide gris-noir
En descendant le groupe, la densité augmente mais la réactivité diminue (la tendance opposée au Groupe I).
Le Groupe I devient plus réactif en descendant, tandis que le Groupe VII devient moins réactif en descendant — tendances opposées
Réactions de déplacement
Un halogène plus réactif repousse (déplace) un ion halogénure 卤化物 moins réactif de sa solution. C'est une réaction de déplacement 置换反应.
Par exemple, le chlore est plus réactif que le brome, donc le chlore déplace le brome du bromure de potassium :
Le chlore est plus réactif, donc il déplace le brome de la solution ; le brome libéré rend la solution incolore orange
Exemple résolu. On ajoute du chlore aqueux à une solution d'iodure de potassium ; puis on ajoute de l'iode aqueux à une solution de bromure de potassium. Que se passe-t-il dans chaque cas ? La réactivité baisse vers le bas du Groupe VII : chlore, puis brome, puis iode. (a) Le chlore est au-dessus de l'iode, donc il est plus réactif et le déplace : $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, et la solution devient rouge-brun lorsque l'iode est libéré. (b) L'iode est en dessous du brome, donc il est moins réactif et ne peut pas le déplacer - il n'y a aucune réaction et aucun changement de couleur. « Aucune réaction » est une réponse complète valant des points : vérifiez l'ordre dans le groupe avant d'écrire une équation.
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Tendance du Groupe VII lab
Suivez les halogènes vers le bas du groupe et observez la réactivité diminuer.
1 Describe the transition elements as metals that: (a) have high densities (b) have high melting points (c) form coloured compounds (d) often act as catalysts as elements and in compounds
2 Describe transition elements as having ions with variable oxidation numbers, including iron(II) and iron(III)
Français
Fondamental
Supplémentaire
1 Décrire les éléments de transition comme des métaux qui : (a) ont des densités élevées (b) ont des points de fusion élevés (c) forment des composés colorés (d) agissent souvent comme catalyseurs sous forme d'éléments et de composés
2 Décrire les éléments de transition comme ayant des ions avec des nombres d'oxydation variables, y compris le fer(II) et le fer(III)
Source: Cambridge International syllabus · Source : Programme Cambridge International
English
The transition elements 过渡元素 are the block of metals in the middle of the Periodic Table. Compared with Group I metals, they:
have high densities;
have high melting points;
form coloured 有色compounds 化合物;
often act as catalysts, both as elements and in compounds.
They can also have variable 可变oxidation numbers 氧化数. For example, iron 铁 forms both iron(II) and iron(III) compounds.
Français
Les métaux de transition 过渡元素 sont le bloc de métaux situé au centre du Tableau Périodique. Comparés aux métaux du Groupe I, ils :
ont des densités élevées ;
ont des points de fusion élevés ;
forment des composés 有色colorés 化合物 ;
agissent souvent comme catalyseurs, tant sous forme d'éléments que dans des composés.
Ils peuvent aussi avoir des nombres d'oxydation 可变variables 氧化数. Par exemple, le fer 铁 forme à la fois des composés fer(II) et fer(III).
Les métaux de transition forment des composés colorés : chacune de ces solutions contient un ion différent de métal de transition
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Lab sur les éléments de transition
Associez les propriétés des métaux de transition à des exemples réels.
Group VIII — the noble gases · Groupe VIII — les gaz nobles
Syllabus · Programme
English
Core
Supplement
1 Describe the Group VIII noble gases as unreactive, monatomic gases and explain this in terms of electronic configuration
Français
Fondamental
Supplémentaire
1 Décrire les gaz nobles du Groupe VIII comme des gaz inactifs monoatomiques et expliquer cela en termes de configuration électronique
Source: Cambridge International syllabus · Source : Programme Cambridge International
English
The Group VIII noble gases 稀有气体 are unreactive 不活泼, monatomic 单原子 gases (they exist as single atoms, not as molecules).
They are unreactive because they already have a full outer shell of electrons. This makes them stable, so they do not need to gain, lose or share electrons.
Français
Les gaz nobles 稀有气体 du Groupe VIII sont inertes 不活泼, des gaz monoatomiques 单原子 (ils existent sous forme d'atomes simples, pas de molécules).
Ils sont inerts car ils possèdent déjà une couche externe d'électrons complète. Cela les rend stables, donc ils n'ont pas besoin de gagner, perdre ou partager des électrons.
Faire passer un courant électrique à travers chaque gaz noble le fait briller d'une couleur caractéristique — c'est ainsi que fonctionnent les néons et autres lumières
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Lab sur les gaz nobles
Classifiez les utilisations des gaz nobles selon la propriété qui les rend utiles.
The Periodic Table is ordered by proton number. Elements in the same group (column) have the same number of outer electrons, so they react in similar ways; periods are the rows.
Group I (alkali metals) get more reactive going down; Group VII (halogens) get less reactive going down — opposite trends.
A more reactive halogen displaces a less reactive one from a solution of its salt — for example chlorine displaces bromine.
Noble gases are unreactive because they have a full outer shell. Transition elements are hard and dense, form coloured compounds, act as catalysts and have variable oxidation numbers.
Français
Le Tableau Périodique est classé par numéro protonique. Les éléments du même groupe (colonne) ont le même nombre d'électrons externes, donc ils réagissent de manière similaire ; les périodes sont les rangées.
Le Groupe I (métaux alcalins) devient plus réactif en descendant ; le Groupe VII (halogènes) devient moins réactif en descendant — tendances opposées.
Un halogène plus réactif déplace un halogène moins réactif d'une solution de son sel — par exemple, le chlore déplace le brome.
Les gaz nobles sont inertes car ils ont une couche externe complète. Les métaux de transition sont durs et denses, forment des composés colorés, agissent comme catalyseurs et ont des nombres d'oxydation variables.
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