Noms et formules des corps simples

2. Noms et formules des corps simples

Un corps simple ne contient qu'un seul type d'élément. À l'état naturel, dans les conditions habituelles d'observation (25°C, 1 atm), un corps simple se présente sous forme de molécules constituées d'un ou de plusieurs atomes de cet élément.

La comparaison des propriétés physiques et chimiques telles que

• état physique stable sous 1 atm à 25°C (voir ci-dessous),

• rayon atomique (voir tableau périodique),

• conductivité électrique et thermique (voir tableau périodique),

• électronégativité (voir tableau périodique),

met en évidence les similitudes entre éléments voisins en diagonale.

Ceci a conduit à classer les éléments en 4 catégories de corps simples :

GAZ NOBLES : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

NON-MÉTAUX : F, Cl, Br, I, O, S, N, P, C, H.

SEMI-MÉTAUX : B, Si, Ge, As, Sb, Se, Te.

MÉTAUX : tous les autres éléments.

Les gaz nobles : ces 6 éléments ayant tous une coque valencielle complète sont chimiquement inertes ou très peu réactifs. Les corps simples correspondant à ces éléments sont tous monoatomiques et, comme leur nom l'indique, ils sont tous gazeux.

Les métaux sont généralement des solides cristallins, durs, brillants (éclat métallique), malléables, ductiles, conducteurs de la chaleur et de l'électricité.

Cependant la température de fusion de certains d'entre eux est très proche, voire même inférieure à la température d'observation habituelle :

Métal :

Hg

Cs

Ga

Rb

T° fusion /°C :

-38,4

28,7

29,8

38,9

La conductivité des métaux (6.105 W-1 cm-1 pour Cu) diminue faiblement si leur température augmente.

La cohésion des métaux résulte de la délocalisation des orbitales atomiques et de la mise en commun des électrons de la coque valencielle : on compare habituellement les cristaux métalliques à des cations fixés selon un arrangement géométrique (voir Atomium) dans une "mer" d'électrons mobiles. Aussi, plus un métal dispose d'électrons valenciels, plus il forme des solides compacts et résistants.

Les semi-métaux, comme leur nom l'indique, sont à la frontière entre les métaux et les non-métaux. Leur électronégativité est moyenne (environ 2).

Ils appartiennent à plusieurs groupes principaux : IIIA (B), IVA (Si, Ge), VA (As, Sb), VIA (Se, Te) et ont des propriétés chimiques proches des éléments de leurs familles respectives.

Leur point commun réside essentiellement dans leur comportement électrique : ce sont des semi-conducteurs : leur conductivité est faible (2.10-2 W-1 cm-1 pour Ge) mais peut être augmentée soit en élevant leur température, soit par dopage (en y ajoutant un taux d'impuretés convenablement choisies). Les semi-métaux sont tous solides à 25°C.

La formule des métaux et des semi-métaux est représentée par le symbole de l'élément correspondant.

Les non-métaux sont caractérisés par une conductivité thermique et une conductivité électrique très faibles ( < 10-5 W-1 cm-1) : ce sont des isolants.

Leur électronégativité est très élevée : de 4,0 (F) à 2,1 (H).

Leurs autres propriétés, très différentes d'un élément à l'autre, sont résumées dans le tableau suivant :

 

Élément

Formule

Nom du corps simple

État physique à 25°C et 1 atm

hydrogène

H2

dihydrogène

gaz incolore

fluor

F2

difluor

gaz jaunâtre

chlore

Cl2

dichlore

gaz verdâtre

brome

Br2

dibrome

liquide rouge brun

iode

I2

diiode

solide noir brillant

oxygène

O2

dioxygène

gaz incolore

O3

ozone

gaz bleuâtre

soufre

S8

octasoufre ou soufre  l

solide jaune (orthorhombique)

Sn

polysoufre ou soufre  m

solide brun (plastique)

azote

N2

diazote

gaz incolore

phosphore

P4

tétraphosphore

solide blanc

carbone

C(graph)

carbone graphite

solide noir brillant

C(diam)

carbone diamant

solide incolore