Quel est l’élément le plus métallique ?

Sur le tableau périodique, le caractère métallique augmente de droite à gauche sur une période et de haut en bas sur un groupe. Pour cette raison, l’élément le plus métallique du tableau périodique est le francium.

Cependant, le francium est un élément qui a un noyau instable et se désintègre donc rapidement pour former d’autres noyaux plus petits. Cela rend très difficile la recherche naturelle de francium. En fait, c’est l’un des métaux les moins abondants de la croûte terrestre, que l’on ne trouve naturellement que dans les minerais d’autres éléments radioactifs tels que l’uranium, où des noyaux de francium se forment constamment, reconstituant toute quantité qui se désintègre avec le temps.

Cesium veut le titre

Le fait que le francium soit si instable, et qu’il ne soit généralement synthétisé artificiellement que dans les accélérateurs de particules, amène beaucoup à considérer le francium comme un élément synthétique et donc à ne pas le considérer comme un candidat pour l’élément métallique le plus stable. Pour ceux qui pensent de cette façon, le césium, qui se situe juste au-dessus du francium dans le tableau périodique, est l’ élément naturel le plus métallique (l’accent est mis sur le naturel).

Cet argument est tout à fait valable pour les éléments synthétiques, puisque ceux-ci ne peuvent être obtenus qu’en quantités infimes et pour seulement des fractions de seconde, ce qui rend presque impossible toute évaluation expérimentale de leurs propriétés physiques et chimiques. Cependant, aussi instable soit-il, le francium est présent dans la nature et de nombreuses propriétés qui déterminent son caractère métallique ont été mesurées.

D’autre part, on peut affirmer que le francium n’a aucune applicabilité en tant que métal car il finira par se désintégrer pour former d’autres éléments. C’est aussi un argument valable.

Par conséquent, à partir de maintenant, nous considérerons le francium comme l’élément le plus métallique du tableau périodique, tandis que le césium comme l’élément « stable » le plus métallique du tableau périodique.

Ensuite, nous explorerons ce qui fait d’un élément un métal et pourquoi ces éléments dans le coin inférieur gauche du tableau périodique sont les meilleurs métaux que nous connaissons.

Les propriétés des métaux

Les métaux sont des éléments caractérisés par les propriétés suivantes :

• Ce sont de bons conducteurs thermiques et électriques.
• La plupart sont des solides à point de fusion élevé.
• Ils ont un éclat métallique.
• Ils sont ductiles, c’est-à-dire qu’ils peuvent être allongés pour former de longs fils.
• Ils sont malléables, c’est-à-dire qu’ils peuvent être écrasés pour former des feuilles minces.
• Ils ont une densité élevée.
• Ils ont généralement peu d’électrons dans leur couche de valence.
• Ce sont les éléments les moins électronégatifs du tableau périodique, c’est-à-dire qu’ils sont électropositifs.
• Ils ont de faibles énergies d’ionisation, ce qui permet d’éliminer très facilement les électrons de leur couche de valence pour former des cations.
• Ils ont une forte affinité électronique, ce qui signifie qu’il est très difficile de les convertir en anions (presque impossible dans des conditions normales).

Tendance périodique des propriétés métalliques

Comprendre pourquoi le francium est l’élément le plus métallique implique de comprendre comment ses propriétés physiques et chimiques varient tout au long du tableau périodique. Beaucoup de ces propriétés ont un comportement prévisible lors de la comparaison des éléments d’un groupe ou d’une période, et dans la plupart des cas, cela est dû à la configuration électronique des atomes et à la charge nucléaire effective.

Tendance périodique et configuration électronique

La configuration électronique consiste en la manière dont les électrons sont répartis dans les différentes orbitales que possède un atome. Sur le tableau périodique, les éléments qui font partie de la même période ont leurs électrons de valence au même niveau d’énergie. C’est-à-dire qu’ils ont la même coquille de valence.

D’autre part, les éléments qui font partie du même groupe partagent généralement la même configuration électronique de la couche de valence et ne diffèrent que par le niveau d’énergie de cette couche de valence. Au fur et à mesure que nous nous déplaçons de droite à gauche dans un groupe, les éléments ont de moins en moins d’électrons de valence, jusqu’à ce que les métaux alcalins n’en aient qu’un.

Tendance périodique de l’énergie d’ionisation

L’énergie d’ionisation correspond à la quantité d’énergie qui doit être investie pour retirer l’électron le plus externe dans son état fondamental d’un atome à l’état gazeux. Par conséquent, il mesure la facilité avec laquelle il est possible de retirer un électron d’un atome.

Cette propriété dépend du degré de liaison des électrons de valence au noyau, ainsi que de la stabilité électronique du cation qui se forme en perdant l’électron. La première dépend de la charge nucléaire effective ressentie par les électrons de valence, qui diminue fortement d’une période à l’autre en raison de l’augmentation du nombre d’électrons de protection. Sur une période, la charge nucléaire effective augmente à mesure que la charge totale du noyau augmente, mais pas l’effet de blindage des électrons (car il se trouve dans la même couche de valence).

D’autre part, la stabilité du cation formé par la perte d’un électron dépend de la configuration électronique dudit cation. Au fur et à mesure que l’on se déplace de droite à gauche sur le tableau périodique, les éléments ayant de moins en moins d’électrons de valence, la perte d’un électron les rapproche de la configuration électronique d’un gaz noble.

En conséquence, l’énergie d’ionisation diminue vers le bas et vers la gauche.

Dans le cas des métaux alcalins tels que le césium et le francium, n’ayant qu’un seul électron de valence, ces éléments peuvent acquérir une configuration électronique de gaz rare en perdant cet électron unique, c’est pourquoi ils ont l’énergie d’ionisation la plus faible de tout le tableau périodique.

Tendance périodique de l’électronégativité

En partie à cause de l’augmentation de la charge nucléaire effective à mesure que nous nous déplaçons vers la droite et vers le haut du tableau périodique, l’électronégativité augmente dans la même direction. En effet, l’électronégativité est une mesure de la capacité d’un atome à attirer des électrons dans une liaison chimique.

Par conséquent, à mesure que la charge nucléaire effective diminue vers la gauche et vers le bas, l’électronégativité diminue dans le même sens, faisant du césium et du francium les deux éléments les moins électronégatifs (ou les plus électropositifs) du tableau périodique.

réactivité chimique

L’électronégativité détermine, entre autres, les types de liaisons chimiques que les éléments peuvent former lorsqu’ils sont combinés avec d’autres. Une caractéristique typique des métaux est leur tendance à réagir avec les non-métaux pour former des sels et des oxydes. Plus la différence d’électronégativité entre les deux éléments réactifs est grande, plus la tendance à former des composés ioniques est grande. C’est pourquoi le francium et le césium sont les éléments les plus réactifs de tous les métaux, réagissant violemment avec l’eau pour former des hydroxydes ioniques ainsi qu’avec d’autres non-métaux pour former des sels d’halogénures fortement ioniques.

Autres propriétés qui ne suivent pas une tendance périodique claire

point de fusion

À quelques exceptions près comme le mercure et certains autres métaux, la plupart des éléments métalliques ont un point de fusion élevé. Contrairement aux propriétés précédentes, le point de fusion est une propriété qui ne montre pas un comportement clairement périodique. En effet, la relation entre le numéro atomique et la configuration électronique n’est pas aussi simple que dans les cas précédents.

D’une manière générale, le point de fusion a tendance à augmenter vers le bas du tableau périodique, mais le comportement sur une période n’est pas uniforme. En effet, il tend d’abord à augmenter en passant des métaux alcalins aux métaux de transition, puis à redescendre en passant au bloc p du tableau périodique.

Cela signifie que, du point de vue du point de fusion, ni le francium ni le césium n’occupent la première place.

conductivité

En termes de conductivité thermique et électrique, ni le césium ni le francium ne sont vraiment les champions. Par exemple, le césium a une conductivité électrique de 4,88.10 ⁶ S/m, soit moins d’un dixième de la conductivité de l’argent, le métal le plus conducteur du tableau périodique. Quelque chose de similaire se produit lorsque l’on compare ces deux éléments avec l’or, qui est le meilleur conducteur thermique. Cependant, le césium et le francium sont toujours d’excellents conducteurs, donc ne pas se classer au premier rang ne signifie pas nécessairement qu’ils n’ont généralement pas un caractère plus métallique que les autres métaux.

Il existe d’autres propriétés métalliques qui n’ont pas non plus de comportement périodique bien défini et pour lesquelles le césium et le francium ne sont pas les meilleurs représentants. Cependant, de la même manière, ces propriétés, qui incluent la densité, la malléabilité et la ductilité, sont présentes en grande partie dans ces deux éléments, donc ne pas avoir la première position ne signifie pas que nous ne les considérons pas comme les éléments les plus métalliques du tableau périodique.

Les références

Bolívar, G. (2021, 14 mars). Caractère métallique . condamné à perpétuité. https://www.lifeder.com/caracter-metalico-elementos/

Educaplus.org. (sd). Propriétés des éléments . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/energia-ionizacion-1.html

Savoir est Pratique. (2013, 1er mai). Comment le CARACTERE MÉTALLIQUE augmente dans le tableau périodique . https://www.saberespractico.com/quimica/%C2%BFcomo-saber-que-elemento-quimico-tiene-mayor-caracter-metalico/

AllTheFacts.com. (sd). Quels sont les éléments avec le plus grand caractère métallique ? Tous les faits. https://todosloshechos.es/cuales-son-los-elementos-con-mayor-caracter-metalico

Laboratoire de chimie TP. (sd). Propriétés périodiques . Laboratoire de chimie TP. https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/la-tabla-periodica/proppiedades-periodicas.html