Autres classifications chimiques et physiques

Certaines méthodes de classification des éléments sur la base des propriétés chimiques ne sont pas strictement liées aux groupes dans lesquels les éléments apparaissent. De tels schémas de classification illustrent le fait qu’il existe des relations horizontales et verticales utiles dans le tableau périodique. Ainsi, les éléments de transition, soit dans leur ensemble, soit en trois séries horizontales, sont souvent considérés ensemble lorsque les propriétés chimiques sont discutées. Les éléments de transition de chaque série horizontale présentent beaucoup moins de variation de taille atomique que les éléments d’autres parties des mêmes périodes, ce qui conduit à une similitude de propriétés chimiques et physiques. Les éléments lanthanoïdes et actinoïdes présentent une similitude encore plus grande pour la même raison. Les éléments métalliques des groupes Ia et IIa sont souvent classés ensemble car ils sont nettement plus réactifs que les autres éléments métalliques. À l’autre extrême, les éléments du groupe du platine — y compris le ruthénium, le rhodium, le palladium, l’osmium, l’iridium et le platine — sont chimiquement inertes, tout comme l’argent et l’or; ces éléments sont collectivement désignés métaux nobles parce qu’ils ne se combinent pas facilement avec d’autres éléments.

De tous les 118 éléments connus, 11 sont gazeux, 3 sont liquides et le reste est solide dans des conditions ordinaires. À l’exception de l’hydrogène et du mercure, les éléments gazeux et liquides se trouvent dans la partie droite du tableau périodique, la région associée aux éléments non métalliques.

Les caractéristiques physiques des éléments fournissent des moyens d’identification pratiques. Les points de fusion des différents éléments vont de -272 °C (pour l’hélium) à plus de 3500 °C (pour le carbone sous forme de diamant). Des propriétés telles que les points d’ébullition, la conductivité électrique et la conductivité thermique peuvent également être utilisées pour l’identification car elles sont uniques pour chaque élément. La caractéristique la plus utile pour identifier un élément est peut-être son modèle d’absorption ou d’émission de lumière, appelé spectre. Un élément présente son propre spectre caractéristique, qu’il existe à l’état libre, en mélange ou en combinaison chimique avec d’autres éléments. Étant donné que l’intensité du spectre dépend de la quantité d’élément contenu dans l’échantillon, le spectre peut également être utilisé comme moyen d’analyse quantitative des éléments. Il existe plusieurs méthodes chimiques pour estimer le pourcentage d’un élément présent dans un échantillon; celles-ci nécessitent cependant une connaissance détaillée de la chimie de l’élément en question (voir analyse).

Tous les éléments naturels ayant un numéro atomique égal ou supérieur à 84 sont radioactifs. De plus, plusieurs isotopes naturels des éléments les plus légers sont radioactifs. Les noyaux atomiques de tous les éléments radioactifs sont instables et émettent des particules hautement énergétiques. Au cours du processus, le nombre de protons dans le noyau change et l’atome est transformé en un élément différent. La demi-vie d’un isotope radioactif est le temps nécessaire pour que la moitié de toute quantité de l’isotope se désintègre par désintégration radioactive. Les modes courants de désintégration des isotopes radioactifs sont la perte de particules bêta ou alpha ou la capture d’un électron. La perte d’une particule bêta, ou électron, du noyau augmente le numéro atomique d’une unité; la perte d’une particule alpha, ou noyau d’hélium (deux protons et deux neutrons), diminue le numéro atomique de deux unités; et le processus de capture d’électrons, dans lequel un électron d’une enveloppe interne est aspiré dans le noyau, correspond à une diminution du numéro atomique d’une unité. Les éléments de numéro atomique supérieur à 92, appelés éléments transuraniens, ont été préparés de manière synthétique et sont tous radioactifs. Deux éléments radioactifs non transuraniens — le prométhium et le technétium — ont également été produits artificiellement et, comme les éléments transuraniens, n’existent dans la nature (voire pas du tout) qu’à l’état de traces. Bien que les éléments restants ne soient généralement pas considérés comme radioactifs, certains contiennent des isotopes radioactifs qui existent naturellement en très petites concentrations, et plus de 1 000 isotopes radioactifs de ces éléments ont été préparés en laboratoire.

J.J. Lagowski Les rédacteurs de l’Encyclopaedia Britannica