Familles d’éléments chimiques

Une divergence entre l’UICPA et l’usage des chimistes se pose sur les définitions des noms de familles des éléments chimiques. Cependant, en général, dix de ces familles ont été identifiées. Le tableau suivant détaille, dans la première colonne, les noms de familles d’éléments chimiques et, dans la deuxième colonne, les éléments chimiques concernés.

Les éléments chimiques suivants ne font pas partie des familles, car leur nature chimique n’est pas définie :

• le meitnérium,
• le darmstadtium,
• le roentgenium,
• le nihonium,
• le flérovium,
• le moscovium,
• le livermorium,
• le tennesse,
• l’oganesson.

Différence entre familles et groupes d’éléments chimiques

Il ne faut pas confondre les familles d’éléments chimiques et les groupes du tableau périodique. Les familles sont les éléments qui ont les mêmes propriétés chimiques, tandis que les groupes sont les colonnes du tableau périodique. Les groupes peuvent comprendre des éléments chimiques hypothétiques. Ces derniers sont classés dans les groupes, mais peuvent ne pas appartenir à la même famille. Par exemple, l’hydrogène fait partie du groupe des métaux alcalins, mais ne fait pas partie de la famille des métaux alcalins et est classé parmi les non-métaux. C’est également le cas de l’oganesson. Il est placé dans la 18e colonne du tableau périodique avec le groupe des gaz nobles, mais n’appartient pas à cette famille. En effet, la famille de l’oganesson est indéterminée, car sa nature chimique ne peut être définie.

Variabilité de la définition des familles d’éléments chimiques selon les auteurs

Une famille d’éléments chimiques peut avoir des définitions différentes selon les auteurs. Ceci est illustré par le cas des métaux pauvres et des métalloïdes. Leur identification dépend de leurs propriétés macroscopiques, qui sont ambiguës et dépendent de leurs allotropes.

Dans le cas de l’étain, par exemple, la phase α se caractérise par une structure cubique grise en forme de diamant. Cette étape est stable à basse température et les propriétés métalloïdes de l’étain sont identiques à celles d’un non-métal. Pendant la phase β, l’étain prend une structure tétragonale blanche. Dans ce cas, il possède les propriétés d’un métal pauvre. La phase β est stable à une température ambiante, raison pour laquelle l’étain est classé parmi les métaux pauvres.

Cela vaut également pour le sélénium. D’une manière générale, il appartient à la famille des non-métaux. Mais il peut aussi être rangé dans la famille des métalloïdes pour ses propriétés semi-conductrices.

Par rapport aux autres éléments, l’astate est le plus instable. Premièrement, il est impossible de tester ses réactions chimiques. Deuxièmement, ses propriétés physiques sont interpolées et extrapolées avec d’autres éléments chimiques. Par conséquent, l’astate n’est pas visible à l’œil nu. Il est donc classé dans la famille des halogènes par rapport aux éléments du groupe des halogènes. En revanche, il est classé dans la famille des métalloïdes pour ses propriétés physiques métalliques. De ce fait, il peut appartenir à la fois aux halogènes et aux métalloïdes.

Famille des métaux de transition

Les éléments dont les atomes ou les cations sont formés de sous-couches d incomplètes sont classés dans la famille des métaux de transition. Les éléments du groupe 12 : le zinc, le cadmium, le mercure et le copernicium sont classés parmi les métaux de transition. Cependant, ils ont des sous-couches d complètes. L’UICPA ne les considère pas de ce fait comme des métaux de transition.

En ce qui concerne le copernicium, il peut parfois avoir une sous-couche d incomplète lorsque les effets relativistes stabilisent la sous-couche électronique s au détriment de la couche d. Ainsi, l’ion Cn2+ produit une configuration électronique [Rn] 5f14 6d8 7s2 formant une sous-couche 6d incomplète. Le copernicium peut donc être considéré comme un élément de transition.

Famille des non-métaux

Les non-métaux regroupent les éléments chimiques qui ne possèdent aucune des propriétés des métaux ou des métalloïdes. Ils n’appartiennent pas non plus à la famille des halogènes et des gaz nobles. Leurs propriétés physiques sont différentes de celles des métaux, car ils sont de mauvais conducteurs de l’électricité. Mais ils se distinguent par leur ductilité à l’état solide, leur électronégativité élevée, leur rigidité et leurs oxydes acides. Cependant, ils regroupent les principaux éléments chimiques qui constituent les êtres vivants : le carbone, l’hydrogène, l’azote, l’oxygène, le phosphore et le soufre. Ces six éléments chimiques sont désignés par l’acronyme CHNOPS. Le sélénium a été aussi ajouté à la famille des non-métaux.