Groupe 3 du tableau périodique

Caractéristiques du groupe 3 du tableau périodique

Dans le système CAS nord-américain, le groupe 3 du tableau périodique est appelé « groupe IIIB ».
Dans l’ancien système IUPAC utilisé en Europe, son appellation est « groupe IIIA ».
Ce groupe contient les éléments chimiques de la 3e colonne du tableau périodique des éléments.
Tous les éléments du groupe 3 font partie du bloc d du tableau périodique

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Le groupe 3 du tableau périodique : les numérotations CAS et IUPAC, les périodes et les éléments chimiques.

Position de chaque élément dans le tableau périodique

Dans le tableau suivant, Z représente le numéro atomique de l’élément.

Période	Élément chimique	Symbole chimique	Famille d’éléments	Z	Configuration électronique
4	Scandium	Sc	Métal de transition	21	[Ar] 4s² 3d¹
5	Yttrium	Y	Métal de transition	39	[Kr] 5s² 4d¹
6	Lutécium	Lu	Lanthanide	71	[Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d¹
7	Lawrencium	Lr	Actinide	103	[Rn] 7s² 5f¹⁴ 7p¹ ( * )

Concernant la configuration électronique, le lawrencium ₁₀₃Lr ne respecte pas la règle de Klechkowski.

Même si le principe de la conception du tableau est resté le même, il a connu divers réajustements. Ainsi, en 2011, Pekka Pyykkö a proposé un tableau périodique étendu. En 2015, l’IUPAC a créé un groupe de travail spécifique afin de régler la question. Sa mise à jour du 28 novembre 2016 a donné la forme standard que nous connaissons aujourd’hui.

Ainsi, le tableau périodique se présente de la façon suivante :

119

120

Tous les éléments du groupe 3 font partie du bloc d du tableau périodique.

Définition historique

Les deux métaux de transition de ce groupe restent toujours le scandium et l’yttrium. En revanche, les chimistes ne sont pas d’accord sur la nature du lanthanide et de l’actinide. Par conséquent, la représentation traditionnelle classe l’actinium et le lanthane dans le groupe 3. Ainsi, l’élément se place sur la 8^e période. Suite à la recommandation de l’IUPAC en 1988, le lawrencium et le lutécium sont également placés dans le 3^e groupe.

Ainsi, la position de chaque élément dans le tableau périodique se présente comme suit :

Période	Élément chimique	Z	Famille d’éléments	Configuration électronique
4	Sc Scandium	21	Métal de transition	[Ar] 4s² 3d¹
5	Y Yttrium	39	Métal de transition	[Kr] 5s² 4d¹
6	La Lanthane	57	Lanthanide	[Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d¹
7	Ac Actinium	89	Actinide	[Rn] 7s² 6d¹
8	Ubu Unbiunium	121	Élément hypothétique	[Og] 8s² 8p¹

Le lanthane ₅₇La, l’actinium ₈₉Ac, ainsi que l’élément 121 ne suivent pas la règle de Klechkowski.

Cette règle permet de prédire l’ordre de remplissage des électrons dans les sous-couches des atomes électriquement neutres, à l’état fondamental. Dans ce cas, le tableau périodique a la forme :

119

120

121

Cette représentation traditionnelle affecte aussi la composition de bloc d du tableau périodique. Effectivement, le lanthanide et l’actinide qui s’y trouvent ne sont plus le lutécium et le lawrencium, mais le lanthane et l’actinium. Ce tableau devient aussi différent que le tableau périodique étendu proposé par Pekka Pyykkö en 2011. D’après ce tableau, c’est l’élément 141 qui est placé sous l’actinium, au lieu de l’élément 121.

Position de l’IUPAC

En 2015, l’IUPAC a formé un groupe de travail spécifique. L’objectif du groupe consistait à placer le lawrencium et le lutécium dans le groupe 3. En janvier 2021, ce groupe de travail a formulé trois principes généraux :

Le rang de tous les éléments doit suivre l’ordre croissant de leur numéro atomique.
Le bloc d ne doit pas être réparti en « deux parties très inégales ».
Chaque bloc doit avoir 2, 6, 10 et 14 éléments de largeur selon les principes de la mécanique quantique à la base du tableau périodique.

La délimitation des blocs et l’allocation des configurations électroniques sont considérées comme approchées, le thorium étant particulièrement à relever. Afin de satisfaire ces trois principes, le lutécium et le lawrencium doivent être placés dans le groupe 3. En effet, la disposition historique classant le lanthane et l’actinium dans le groupe 3 enfreint le second principe. La disposition plaçant les 15 lanthanides et actinides ensemble, sous le même tableau, ne convient pas au troisième principe de largeur de bloc. Par conséquent, le lutécium et le lawrencium sont placés dans le groupe 3 du tableau périodique des éléments.

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