La classification périodique, de Lavoisier à Mendeleïev
La classification périodique, de Lavoisier à Mendeleïev
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De 12 éléments connus avant 1700, on est passé à plus de 80 éléments connus en 1900. L'enjeu était à cette époque de pouvoir enseigner et transmettre ce savoir chimique. En effet, jusque-là, l'enseignement de la chimie et de ses éléments se présentait sous la forme de listes longues avec leurs propriétés totalement décorrélées les unes des autres.
1. Présentation
Comme le montre le tableau suivant (voir fig. 1), les chimistes du XIXè siècle ont constaté l'explosion démographique des éléments. De 12 éléments connus avant 1700, on est passé à plus de 80 éléments connus en 1900. L'enjeu était à cette époque de pouvoir enseigner et transmettre ce savoir chimique. En effet, jusque-là, l'enseignement de la chimie et de ses éléments se présentait sous la forme de listes longues avec leurs propriétés totalement décorrélées les unes des autres.
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Figure 1 - Dmitri Ivanovitch Mendeleïev
Source : Wikimédia
De longues recherches se sont produites pendant près d'un siècle pour obtenir le tableau connu aujourd'hui. En 1869, Dmitri Ivanovitch Mendeleïev classe l'ensemble des éléments dans un système périodique suivant l'ordre de progression des poids atomiques. Son nom figure aujourd'hui dans tous les livres de chimie.
Mendeleïev figure souvent comme un devin, un prophète qui, dans une intuition fulgurante, un éclair de génie, aurait anticipé non seulement sur l'expérience, en prédisant des éléments inconnus, mais aussi sur les théories quantiques du XXème siècle. Mais cela ne serait-il pas simplement dû au génie et à la méthode de ce chimiste russe ? En effet certains chercheurs, notamment Oliver Sacks dans le New York Times qualifient la découverte de Mendeleïev comme la « meilleure idée, histoire et invention de ce dernier millénaire ».
Néanmoins, cette interprétation du passé à partir de la science contemporaine est surnommée « whig history » par les historiens anglais. « L'histoire postiche » est très compétente dans les cours et congrès scientifiques. Cherchant dans le passé les jalons qui dirigent les théories d'aujourd'hui, les scientifiques ont tendance à schématiser l'histoire. Eliminant les fausses pistes et les impasses, ils inventent une voie royale conduisant à la science présente.
La légende retient une découverte en un seul jour de réflexion, le 17 février 1869. Mais en réalité, Mendeleïev a beaucoup tâtonné. Il hésite d'abord entre tableau et spirale pour retenir la forme actuelle qui lui permet de mieux souligner la périodicité.
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| Manuscrit du premier tableau périodique conçu par Mendeleïev en 1869 |
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| Tableau périodique de Mendeleïev en 1870 |
2. Les travaux réalisés avant Mendeleïev
2.1. Les premières règles du langage chimique avec Guyton
Figure 2 - Portrait de Louis-Bernard Guyton
Source : Wikimédia
Les règles de Guyton sont détaillées dans son ouvrage paru en 1782 : « Mémoire sur les dénominations chimiques, la nécessité d'en perfectionner le système, et les règles pour y arriver ».
Les règles principales sont :
Chaque substance : un nom et pas une circonlocution.
Le nom évoque les constituants et pas celui qui a découvert.
Si composition incertaine : dénomination ne signifiant rien.
Nouveaux termes à partir du latin et du grec.
(exemples : « sel marin à base de terre pesante » : muriate de barote ; « sel de succin retiré par la cristallisation » : acide succinique cristallisé ; « sucre de Saturne » : acétate de plomb ; « lune cornée » : muriate d'argent )
2.2. La classification de Lavoisier
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Figure 3 - Portrait de Monsieur Lavoisier
Source : Wikimédia
En 1789, dans son ouvrage « Traité élémentaire de chimie présenté dans un ordre nouveau et d'après les découvertes modernes », Lavoisier expose les principes de sa classification des éléments chimiques :
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5 éléments qui s'approchent le plus de l'état de simplicité : lumière, calorique, oxygène, hydrogène, azote.
25 bases acidifiables.
17 substances métalliques.
5 terres.
3 alcalis.
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Figure 4 - Johann Wolfgang Döbereiner
Source : Wikimédia
Basé sur la relation entre poids atomiques (demi-somme des poids équivalents) et propriétés chimiques.
Eléments groupés par trois.
1817 : 1ère triade Sr, Ca, Ba → alcalino-terreux Sr(88) = [Ca(40) + Ba(137)] / 2
1829 : deux autres « triades ».
halogènes : même facilité à former ion monoatomique négatif Br(80) = [Cl(35,5) + I(127)] / 2
métaux alcalins : Na(23) = [Li(7) + K(39)] / 2
1850 : environ 20 triades.
Les tétrades de Jean-Baptiste Dumas
Figure 5 - Jean-Baptiste André Dumas
Source : wikimédia
1859 : Ajout d'un quatrième élément à la triade.
Progressions similaires d'une tétrade à l'autre.
Applicable à un plus grand nombre d'éléments.
L'incrément constaté par Dumas mesure précisément la longueur de la période qui sépare ces deux éléments.
Mise en évidence de la périodicité
La vis tellurique de Chancourtois (1862)
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Figure 6 - Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois
Source : wikimédia
Il est le premier à remarquer la périodicité des propriétés chimiques.
Classement des éléments chimiques en fonction de leur masse atomique croissante.
Cylindre divisé en parties saisissantes, les éléments aux propriétés apparaissent similaires l'un au-dessus de l'autre .
Il retrouve certaines triades et tétrades alignées (ex : O:16, S:32, Se:79, Te:128).
Son classement ne retient pas l'attention de la communauté scientifique mais il est d'une grande avancée d'un point de vue conceptuel.
- Figure 7 - Lothar Meyer
- 1864 : Première édition du tableau à 28 éléments, classés en 6 familles : vers la forme moderne.
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| Classement périodique de Meyer. |
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Commentaires
Très magnifique pour la culture !!!