La classification périodique, une organisation minutieuse des atomes

Publié par Antoine Ruiz-Scorletti, le 21 mars 2019   330

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La nouvelle édition des Trophées de Robotique est placée sous le thème de la chimie des atomes ! Tout comme Dmitri Mendeleïev il y a tout juste 150 ans, les équipes devront travailler leur classification périodique des éléments : classer et peser des atomes représentés par des palets de différents poids et couleurs, découvrir un nouvel élément chimique en envoyant un atome dans un accélérateur de particules, prédire des éléments inconnus (en l’occurrence, leur score), et réaliser une expérience de leur conception pour déplacer un électron et le fixer sur un atome d’oxygène.


Photographie d'un match lors de l'édition 2018 à la Cité de l’Espace. Crédit : Planète Sciences Occitanie

Ce célèbre chimiste russe avait en effet réussi à trier les atomes connus selon leurs particularités électroniques, physiques et chimiques. Il avait remarqué que certains atomes se comportaient de
manière similaire (masses, températures d’ébullition, ou tailles proches par exemple), ce qui lui a permis de les trier selon des « groupes » d’atomes de mêmes propriétés physico-chimiques.

Les atomes sont constitués d’un noyau autour duquel gravitent des électrons selon différents niveaux d’orbites plus ou moins éloignés du noyau central. C’est ce que l’on appelle les couches électroniques. En parallèle de son tri par groupes, Mendeleïev a également classé les atomes selon leurs couches électroniques : c’était la naissance des « périodes ».


Représentation d'un atome : un noyau central autour duquel gravitent des électrons sur différentes orbites. Pixabay.

Le chimiste avait donc réussi à mettre en évidence la périodicité des propriétés de certains atomes selon leurs caractéristiques électroniques. Afin de rendre ses travaux plus compréhensibles, il a créé la table de classification périodique des éléments. Les « groupes » y sont représentés par des colonnes, et les « périodes » constituent les lignes du tableau.

Cependant, à cette époque, certains atomes étaient encore inconnus. La classification selon les critères de Mendeleïev permettait de les symboliser par des cases vides dans le tableau : on ne pouvait pas remplir entièrement le tableau par manque de connaissance, mais on pouvait quand même prédire les propriétés physiques ou chimiques des atomes encore inconnus étant donné leur position dans la table.

Classification périodique des éléments telle que nous l'utilisons actuellement. Pixabay.


De nos jours, toutes les cases du tableau ont été remplies et on peut affirmer que les prédictions du chimiste étaient justes : les propriétés des nouveaux éléments découverts concordent avec grande précision avec les conjectures de Mendeleïev. Tous les atomes naturels ont donc été découverts et placés dans cette table, mais celle-ci n’arrête pas d’évoluer pour autant : les progrès de la physique permettent maintenant de synthétiser de nouveaux éléments qui ne pourraient pas se former tout seuls dans la nature, grâce notamment à des accélérateurs de particules.

Jusqu’où pourra aller la chimie moderne ? Les nouvelles créations, pour l’instant souvent instables, peuvent-elles remplacer des éléments de notre quotidien ? Les propriétés des nouveaux atomes pourront-elles répondre à nos besoins actuels ?


Joachim de l’équipe CH2O fabricant son propre robot au F@bRiquet, le fablab de Planète Sciences Occitanie. Il a conçu numériquement puis imprimé ou découpé au laser une partie de ses pièces afin de répondre aux différents critères. Planète Sciences Occitanie 2019.


Nous serons ravis de débattre avec vous au sujet de ces problématiques lors des Trophées de Robotique le samedi 23 mars à la Cité de l’Espace durant les animations ou pendant un match !

Et sans trop vous spoiler, comme nous pouvons en effet l'observer sur la photographie de la table de jeu ci-dessous, une des épreuves consistera à classer les atomes : trois zones représenteront des cases du tableau périodique des éléments (bleue, rouge et verte) et les participants devront guider leur robot pour qu'ils récupèrent des atomes modélisés par des palets de différents poids et couleurs et les rangent dans la case correspondante.


Photographie de la table de jeu 2019. Planète Sciences Occitanie 2019.


Rendez-vous donc ce samedi pour assister aux confrontations !

Et pour patienter jusqu'à ce week-end, nous vous proposons de redécouvrir notre teaser 2019 qui revient sur l’édition 2018 : https://youtu.be/bbdxvvFPdrw

Pour parler de nous : #TR2019
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