Le tableau périodique des éléments

Exercice 1 — Configurations électroniques et position dans le tableau
Corrigé :
• O ($Z=8$) : $\mathrm{(K)^2(L)^6}$ noté $2.6$ → 2e période, colonne 16.
• Na ($Z=11$) : $\mathrm{(K)^2(L)^8(M)^1}$ noté $2.8.1$ → 3e période, colonne 1.
• S ($Z=16$) : $\mathrm{(K)^2(L)^8(M)^6}$ noté $2.8.6$ → 3e période, colonne 16.
Méthode : remplir K (max 2), puis L (max 8), puis M. La dernière couche donne la période ; le nombre d'électrons de cette couche donne la colonne (familles principales).

Exercice 2 — Formation des ions stables
Corrigé :
• Ca ($2.8.8.2$) perd ses 2 électrons de valence pour atteindre $2.8.8$ (configuration de l'argon Ar) → ion $\mathrm{Ca}^{2+}$. La règle de l'octet prédit que Ca cherche à avoir 8 électrons en couche externe.
• Cl ($2.8.7$) gagne 1 électron pour compléter sa couche M ($2.8.7 \rightarrow 2.8.8$) → ion $\mathrm{Cl}^-$. Il imite la configuration de l'argon Ar ($Z=18$, $2.8.8$).

Exercice 3 — Familles chimiques et propriétés
Corrigé :
• Na : $2.8.1$ → 1 électron de valence. K : $2.8.8.1$ → 1 électron de valence. Même nombre d'électrons de valence → même famille (colonne 1, métaux alcalins).
• La réactivité augmente de Na à K (de haut en bas dans la famille). Explication : l'électron de valence de K est en couche N ($n=4$), plus éloigné du noyau que celui de Na (couche M, $n=3$). Il est moins fortement attiré → plus facile à céder → réactivité accrue.

Exercice 4 — Propriétés périodiques : tendances
Corrigé :
• Li → Na → K : le rayon atomique augmente de haut en bas. Chaque période ajoute une nouvelle couche électronique (L pour Na, M pour K…), ce qui éloigne les électrons de valence du noyau et augmente la taille de l'atome.
• Na → Mg → Al : l'électronégativité augmente de gauche à droite. Dans la même période, la couche de valence reste M, mais Z augmente de 11 à 13. Un noyau plus chargé attire plus fortement les électrons de liaison → électronégativité plus grande.

Exercice 5 — Synthèse : identification et prédiction
Corrigé :
• X est en 3e période → couches K et L complètes ($2.8$), puis M avec 5 électrons → configuration $2.8.5$. $Z = 2+8+5 = 15$ → Phosphore P.
• P a 5 électrons de valence. Il peut gagner 3 électrons pour atteindre 8 en couche M ($2.8.8$) → ion $\mathrm{P}^{3-}$. Il imite la configuration de l'argon Ar ($2.8.8$). (Note : en pratique P forme surtout des liaisons covalentes, mais l'ion P³⁻ existe.)