1. Vous vous souvenez peut-être du tableau périodique des éléments comme d’un morne tableau sur le mur de votre classe. Si c’est le cas, vous n’avez jamais deviné sa véritable utilité : c’est une antisèche géante.
2. Le tableau sert aux étudiants en chimie depuis 1869, date à laquelle il a été créé par Dmitry Mendeleyev, un professeur grincheux de l’université de Saint-Pétersbourg.
3. Avec la date limite d’un éditeur qui approchait, Mendeleyev n’avait pas le temps de décrire les 63 éléments alors connus. Il s’est donc tourné vers un ensemble de données de poids atomiques méticuleusement recueillies par d’autres.
4. Pour déterminer ces poids, les scientifiques avaient fait passer des courants à travers diverses solutions pour les décomposer en leurs atomes constituants. Répondant à la polarité d’une batterie, les atomes d’un élément allaient par-ci, les atomes d’un autre par-là. Les atomes étaient recueillis dans des récipients séparés, puis pesés.
5. A partir de ce processus, les chimistes ont déterminé les poids relatifs – ce qui était tout ce dont Mendeleyev avait besoin pour établir un classement utile.
6. Friand de jeux de cartes, il a écrit le poids de chaque élément sur une fiche séparée et les a triés comme au solitaire. Les éléments aux propriétés similaires formaient une « combinaison » qu’il plaçait dans des colonnes ordonnées par poids atomique croissant.
7. Il disposait maintenant d’une nouvelle loi périodique (« Les éléments disposés selon la valeur de leurs poids atomiques présentent une nette périodicité des propriétés ») qui décrivait un seul modèle pour les 63 éléments.
8. Là où le tableau de Mendeleïev comportait des espaces vides, il prédisait correctement les poids et les comportements chimiques de certains éléments manquants – gallium, scandium et germanium.
9. Mais lorsque l’argon a été découvert en 1894, il ne rentrait dans aucune des colonnes de Mendeleïev, il a donc nié son existence – comme il l’a fait pour l’hélium, le néon, le krypton, le xénon et le radon.
10. En 1902, il a reconnu qu’il n’avait pas anticipé l’existence de ces éléments négligés, incroyablement peu réactifs – les gaz nobles – qui constituent maintenant tout le huitième groupe du tableau.
11. Nous trions maintenant les éléments selon leur nombre de protons, ou « numéro atomique », qui détermine la configuration des électrons de charge opposée d’un atome et donc ses propriétés chimiques.
12. Les gaz nobles (à l’extrême droite du tableau périodique) ont des coquilles d’électrons fermées, ce qui explique qu’ils soient presque inertes.
13. L’amour atomique : Prenez un tableau périodique moderne, découpez les colonnes centrales compliquées, et pliez-le une fois le long du milieu des éléments du groupe 4. Les groupes qui s’embrassent ont des structures électroniques complémentaires et vont se combiner entre eux.
14. Le sodium touche le chlore – le sel de table ! Vous pouvez prédire d’autres composés courants comme le chlorure de potassium, utilisé à très forte dose dans le cadre d’une injection létale.
15. Les éléments du groupe 4 (représentés par IVA ci-dessus) au milieu se lient facilement entre eux et avec eux-mêmes. Silicium + silicium + silicium à l’infini se lient en réseaux cristallins, utilisés pour fabriquer des semi-conducteurs pour les ordinateurs.
16. Les atomes de carbone – également du groupe 4 – se lient en longues chaînes, et voilà : les sucres. La flexibilité chimique du carbone est ce qui en fait la molécule clé de la vie.
17. Mendeleïev a supposé à tort que tous les éléments sont immuables. Mais les atomes radioactifs ont des noyaux instables, ce qui signifie qu’ils peuvent se déplacer dans le diagramme. Par exemple, l’uranium (élément 92) se désintègre progressivement en toute une série d’éléments plus légers, pour finir par le plomb (élément 82).
18. Au-delà du bord : Les atomes de numéro atomique supérieur à 92 n’existent pas naturellement, mais ils peuvent être créés en bombardant des éléments avec d’autres éléments ou des morceaux de ceux-ci.
19. Les deux membres les plus récents du tableau périodique, les éléments 114 et 116, encore sans nom, ont été officiellement reconnus en juin dernier. Le numéro 116 se désintègre et disparaît en quelques millisecondes. (Trois éléments, 110 à 112, ont également été officiellement nommés au début du mois.)
20. Le physicien Richard Feynman a un jour prédit que le numéro 137 définit la limite extérieure du tableau ; ajouter d’autres protons produirait une énergie qui ne pourrait être quantifiée que par un nombre imaginaire, rendant l’élément 138 et plus impossible. Peut-être.