Tendances périodiques : de quoi s'agit-il ?
En parcourant le tableau périodique dans une direction donnée, certaines propriétés atomiques varient de façon régulière. Ces tendances périodiques ne sont pas à mémoriser comme des dogmes, mais à comprendre à partir de deux effets compétitifs : la charge nucléaire effective Z et la répulsion inter-électronique* (effet d'écran).
Charge nucléaire effective : l'électron de valence ne "ressent" pas le numéro atomique Z en entier, car les électrons de cœur écrantent partiellement le noyau. On a approximativement Z = Z − σ, où σ est la constante d'écran. Pour les éléments d'une même période, Z augmente tandis que σ varie peu → Z augmente de gauche à droite.
Rayon atomique
Le rayon atomique est la moitié de la distance internucléaire entre deux atomes identiques liés. Tendances :
- Le long d'une période (gauche → droite) : le rayon diminue. Z* augmente, attirant davantage les électrons vers le noyau.
- Le long d'un groupe (haut → bas) : le rayon augmente. On ajoute une couche entière, plus éloignée du noyau malgré la hausse de Z*.
Les ions suivent la même logique mais avec une nuance : un cation est plus petit que l'atome parent (perte d'une couche ou augmentation de Z*/électron), un anion est plus grand (répulsion électronique accrue).
Énergie d'ionisation
L'énergie de première ionisation (EI₁) est l'énergie minimale nécessaire pour arracher un électron à un atome gazeux neutre :
X(g) → X⁺(g) + e⁻ ΔH = EI₁ > 0
- Le long d'une période : EI₁ augmente (Z* plus grand, électron plus difficile à arracher). Exceptions notables : EI₁(B) < EI₁(Be) (sous-couche 2p vs 2s) ; EI₁(O) < EI₁(N) (paire en 2p répulsive).
- Le long d'un groupe : EI₁ diminue (couche plus éloignée, plus facile à ioniser).
Les gaz nobles ont les EI₁ les plus élevées de leur période ; les métaux alcalins les plus faibles.
Électronégativité
L'électronégativité (χ, échelle de Pauling) mesure l'aptitude d'un atome dans une molécule à attirer vers lui les électrons partagés. Tendances :
- Augmente de gauche à droite dans une période.
- Diminue du haut vers le bas dans un groupe.
Le fluor (χ = 3,98) est l'élément le plus électronégatif ; les métaux alcalins et alcalino-terreux sont les moins électronégatifs. Cette propriété détermine la polarité des liaisons : une liaison A−B est polaire si |χ_A − χ_B| > 0,4 environ.
