question de cours

Intro

I- Les renseignements lus sur la classification
                1/ Taille des atomes
                2/ Structures ioniques stables associées
                3/ Electronégativités relatives

II- Utilisation en chimie organique
                1/ Polarisation des liaisons : SN et organométalliques
                2/ ols / thiols ou C/Si

III- Utilisation en chimie minérale
                1/ Oxydants - Réducteurs
                2/ Acides de lewis et hydrures métalliques
                3/ Métaux et alliages

Conclusion

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Intro :

Schéma rapide de la classification , qui classe les atomes selon leur structure électronique, de telle sorte que dans chaque colonne tous les atomes aient la même sturcture électronique de valence. La laisser au tableau tout au long de l'exposé.Apprendre la position des atomes cités dans l'exposé ci-dessous en plus des 3 premières lignes...
Nommer les alcalins, les alcalino-terreux, les halogènes, les gaz rares et les métaux. Atomes radioactifs, lanthanides et actinides

I- Les renseignements lus sur la classification

                1/ Taille des atomes

Augmentent dans une colonne ( couche supplémentaire , n augmente de 1 )
Diminuent dans une ligne (effet d'écran par addition d'un électron dans la même couche )
Atome le plus petit (He) , le plus gros (Cs )
Comparaison de la taille des halogènes . Notion de polarisabilité des liaisons . Comparaison des dihalogènes ( I₂ la plus polarisable, F₂ la plus forte )
Echelles conservées entre anions et cations de même charge...

                2/ Structures ioniques stables associées

GAZ rare le plus proche est la structure la plus stable recherchée : cas des halogènes, des alcalins et des alcalino-terreux.
Sous couche pleine ou demi pleine stable : ions métalliques.

                3/ Electronégativités relatives

Compte tenu des deux propriétés précédentes, notion d'électronégativité : définition (attention voir votre cours de 1° année, vous devez connaitre les deux échelles avec les deux formules ) , F le plus électronégatif, Cs le moins électronégatif.
L'électronégativité croit dans une ligne et décroit dans une colonne.

II- Utilisation en chimie organique

                1/ Polarisation des liaisons

• Comparer les  C-X : C-F la plus polarisée mais (taille) la moins polarisable : la moins réactive

                                               C-I la mins polarisée mais la plus polarisable : la plus réactive
Action de OH^- sur I-(CH₂)₅-Cl en SN :   départ de I^-

• HO-Cl : limite de la classification : calcul nécessaire  ( O + électronégatif que Cl )  :

Mécanisme de l'action de HO - Cl sur un alcène : ion ponté possible.

• C-Mg , C-Zn, C-Li  comparer : Point commun C nucléophile  mais C-Zn moins active que C-Mg  : n'agit pas sur les esters
• C-Li  agit sous contrôle de charge : presque totalement ionique.

                2/ ols / thiols ou C/Si

• O et S sont l'un sous l'autre : chimie très proche mais grosses différences dues à la taille du S >O : liaisons H moins fortes, liaisons C-S plus fragiles : 

Liasons O-O explosives alors que les liaisons S-S dans la vulcanisation  "sages"

• la chimie du carbone est beaucoup plus riche que celle du Si, car plus gros, les  liaisons sont moins fortes : produits plus fragiles...

III- Utilisation en chimie minérale

                1/ Oxydants - Réducteurs

• Les dihalogènes sont des oxydants : X₂ + 2e^-  →  2  X^-   , de même le dioxygène...   Ecrire la combustion du fer dans le dichlore par exemple.
• Les alcalins et alcalino terreux sont des réducteurs    :   Na   →   Na⁺  +  e^-          Mg  →  Mg²⁺  +  2e^-   Donner l'exemple de l'action sur l'eau ou les alcools
• Pt inerte ( 5d¹⁰ ) : utilisation en électrode inerte ou catalyseur
• Globalement les métaux sont réducteurs car perdent au moins leurs électrons ns très "externes" . particulièrement réducteurs si donnent la structure d'un gaz rare :  Al → Al³⁺    Mg → Mg²⁺  donnent la structure gaz rare : TRES réducteurs           Zn → Zn²⁺  soit  d¹⁰ très stable aussi... : protection contre la corrosion de métaux moins réducteurs comme le fer...

• les états naturels sont des associations d'atomes oxydants et d'atomes réducteurs : oxydes et sulfures...

                2/ Acides de lewis 

Al peut donner 3 électrons de valence pour 3 liaisons : AlCl₃ mais règle de l'octet non vérifiée :  acide de Lewis : exemple d'action sur R-Cl →  AlCl₄^-   +  R⁺

idem BH₃ . Actif par sa lacune en hydroboration .

                3/ Métaux et alliages

Les analogies de taille peuvent laisser deviner les métaux qui pourront former des alliages de substitution, et ceux qui feront plutôt des alliages d'insertion.
Tailles très proches (même ligne) donneront des alliages de substitution : Cuivre Nickel, ou fer chrome : alliages de substitution
Tailles différentes  (ligne(s) d'écart) donneront  des alliages d'insertion : Aluminium Titane (sur 2 lignes différentes)

Conclusion

Prévoir les réactions avec la classification est finalement faire l'inverse de ce qu'a fait Mendeleev qui de l'observation de la réactivité, en a déduit cette classification, justifiée a posteriori par le modèle de Shrodinger et les structures électroniques qui en découlent...
Toutes les réactions ne sont pas prévisibles, mais souvent justifiables a posteriori.