Atomes à l'état pur + Mendeleev

[nicobxl]

Bonjour à tous,
- J'ai parcouru plusieurs sites internet mais je ne trouve pas de réponse satisfaisante à une question 'simple' (enfin je crois). Prenons l'exemple de l'oxygène. Comment a-t-on su que l'atome 'O' existait alors qu'on ne le trouve pas à l'état naturel? Ok il y a le tableau de Mendeleev pour dire qu'il y a un trou dans telle ou telle case donc il doit manquer un atome. Mais comment dire que l'O existe alors qu'on ne le trouve que sous O2- par exemple?
Je ne sais pas si c'est clair mais je ne sais pas comment le formuler autrement

- Autre question: comment Medeleev a pu dire que l'H était le premier élément du tableau? Pourquoi ne pas s'être dit qu'il y avait des éléments plus légers mais qu'il n'avait pas encore trouvé? Maintenant ok on sait qu'il n'a qu'un proton, et c'est validé, mais de son temps il ne pouvait pas savoir ça...

Merci pour vos réponses!!
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[chimhet]

Bonjour,
Dans le tableau de Mendeleev, ce n'est pas des atomes mais des éléments.
Les éléments sont des constituants de la matière ex O qui constitue O2 , H2O ....
l'élément Cl représente le chlore sous tous ses isotopes et états d'oxydation.
Pour H comme il a une masse de 1 c'est le plus petit. en dessous c'est zéro donc rien.

[moco]

Le fait que le gaz oxygène ordinaire soit sous forme O2 et non O a fait l'objet de longues discussions dans les années 1820 - 1840. En 1810, Dalton pensait que l'oxygène naturel était formé de O tout seul, et que l'eau était HO. Il a fallu de nombreuses expériences pour corriger cette interprétation. Par exemple, l'électrolyse de l'eau qui donne toujours en volume deux fois plus de gaz hydrogène que d'oxygène. Il faudrait tout un cours d'histoire de la chimie pour élucider l'élaboration des formules au 19ème siècle.

[XK150]

Tout est sur Internet ; faire sur le moteur de recherches : " historique table éléments " et si pas suffisant idem en anglais .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Il est à noter que c'est après et avec Lavoisier que le concept d'élément s'est formé et l'idée était : cassons les composés par tous les moyens : calcination, etc... Et lorsqu'on ne sait plus les casser, on a un élément. L'étude des proportions dans les réactions chimiques et autres gaz (Lavoisier, Dalton, Boyle et Mariotte, etc...) ont aussi permis de constater qu'il y a avait des proportions en nombre entier dans les composés chimiques (par exemple une part d'hydrogène plus deux parts d'oxygène donne deux parts d'eau, en unité appropriées : masses et volumes de gaz) et si à la fin on trouve 1/2 c'est qu'il faut tout multiplier par deux

Mais il est vrai que certaines molécules sont très difficiles à casser ou alors leur réactivité est telle qu'à peine cassée elle se reforme (l'oxygène atomique dans les conditions ambiantes est extrêmement réactif). Et il a donc fallu un certain temps et même un temps certain pour corriger certaines erreurs comme celles indiquées par mocco. Notons que l'arrivée de l'électricité (sa production et étude) et juste après de l'électrolyse a beaucoup apporté.

Enfin, pour ce qui est de Mendéléev il a évidemment classé ce qu'il connaissait. Difficile de classer des "trucs hypothétiques pas encore découverts" En science on procède toujours comme ça. On fait avec ce qu'on a et quand on trouve mieux on complète, on corrige, on améliore...

Ce sont les rapports de masse que j'évoque ci-dessus ainsi qu'une certaine périodicité dans les propriétés chimiques qui a conduit au classement et à mettre H en premier. A l'époque évidemment la structure/composition des éléments (atomes) n'était pas du tout connue. Même la théorie "atomique" de Dalton ne fut pas directement acceptée (elle le fut progressivement jusqu'à l'explication du mouvement Brownien par Einstein qui acheva de convaincre.... ainsi que la radioactivité, la découverte des électrons, protons en enfin du neutron et depuis grâce aux microscopes à effet tunnel on arrive même à voir les atomes directement).

Notons que Mendéléev ne fut pas le seul ni le premier à essayer ce classement. Mais il a quand même eut justement l'intelligence de se dire "peut-être qu'on n'a pas découvert tous les éléments". Et pour améliorer son classement il a (à part quelques petites erreurs) laissé des trous dans le tableau !!!! Ce fut aussi un bon guide pour chercher ce qui manquait. Notons que le deuxième dans le tableau (l'hélium) n'était pas connu et ne le fut que tardivement et découvert.... dans le Soleil !!!! (par étude du spectre de la lumière solaire) D'où son nom (hélios = Soleil en grec)... et une fois connu il fut facile à trouver sur Terre.

Beaucoup plus de détail en suivant le conseil de Xk150 (et peut-être quelques mots clefs venant de mes explications). Histoire des sciences très passionnante. Bonnes recherches

[nicobxl]

Merci à tous pour vos réponses! J'y vois plus clair; après pour y voir parfaitement clair élément par élément je crois qu'il faudrait revoir toute l'histoire des sciences comme vous le dites donc pas sur de faire l'intégrale, mais en tout cas c'est déjà plus compréhensible

[nicobxl]

J'ose une dernière question: selon les électrons de valence, en toute logique chaque élément devrait pouvoir se lier à lui-même étant donné qu'il a autant de 'liens' disponibles que l'autre. Ce raisonnement est-il valable ou trop simpliste? Si ça tient la route pourquoi certaines molécules diatomiques sont très présentes (O2, N2,...) alors que d'autres (le C2 par exemple) sont très rares voire inexistants?

Merci pour le partage de vos connaissances!

[Deedee81]

Salut,

En principe oui tout élément peut se lier à lui même et c'est archi courant. Les métaux et d'autres substances forment ainsi des réseaux cristallins comme le fer avec des liaisons Fe - Fe.

C'est vrai aussi du carbone, dans la plupart des molécules organiques C-C-C-C.... avec parfois de très longues chaines. Ou bien sûr des structures cristallines comme le graphite ou le diamant.

Mais il y a des limites. Bon, bien sûr les gaz rare, de valence 0. Mais prend le carbone. Sa valence est 4. Et il ne saurait pas se lié à un autre carbone avec 4 liens bêtement pour des raisons géométriques. Il peut former divers types de liaisons : sp, sp2, sp3 (là on entre dans le domaine quantique avec les orbitales, mais c'est pas si difficile : https://www.lct.jussieu.fr/pagespers...s_Hybrides.pdf ) formant des structures de liaisons tétraédriques (méthane, diamant) ou planes (les hexagones des feuillets de graphite ou l'éthylène). Mais les quatre à la fois, non.

Et donc pour le carbone on peut avoir C2 mais avec des liaisons "frustrées", non liées. Ca forme soit des ions soit des radicaux libres. Très réactifs et qui ne restent pas longtemps ainsi. Par contre ces liaisons peuvent se lier à d'autres atomes comme l'hydrogène pour former de l'éthylène : H2 C - C H2 ou de l'acétylène H3 C - C H3

Certaines formes peuvent être aussi rares à cause de leur forte réactivité chimique ou la faiblesse des liaisons chimiques.

Evidemment des formes avec deux atomes comme O2 se forment avant tout dans les gaz. Dans les solides (et en partie dans les liquides) les atomes se lient entre eux pour former des structures plus complexes avec des milliards d'atomes. Il y a des exceptions H2 se solidifie (à très basse température) mais continue à être H2, les liens entre molécules dans le le solide étant des liaisons faibles (c'est pas pour rien qu'il faut des températures extrêmement basses) de type van der Waals (à confirmer, j'en suis pas sûr).

Dans l'espace il est plus courant de trouver des radicaux libre et donc des formes parfois quelque peu exotiques de molécules.