Chimie des groupes principaux
La chimie des groupes principaux traite de la chimie structurale et réactionnelle des éléments des blocs s et p, des métaux alcalins réactifs aux gaz nobles autrefois considérés comme inertes, organisée selon les tendances du tableau périodique.
Definition
La chimie des groupes principaux est l'étude des éléments des groupes 1, 2 et 13 à 18 — les éléments des blocs s et p, ou éléments représentatifs — englobant leurs tendances périodiques, leur liaison, ainsi que la synthèse et les structures de leurs composés caractéristiques.
Scope
Ce domaine couvre la chimie descriptive et structurale des éléments représentatifs : les tendances périodiques en termes de taille, d'énergie d'ionisation et d'électronégativité ; les hydrures, oxydes et halogénures des blocs s et p ; la liaison déficiente en électrons dans les boranes et les agrégats apparentés ; la caténation et l'allotropie du carbone, de l'azote, du phosphore et du soufre ; et la chimie des gaz nobles. Il exclut les éléments de transition des blocs d et f, dont le comportement de coordination est traité séparément, ainsi que les structures massives à l'état solide abordées dans le cadre de la chimie inorganique structurale et de l'état solide.
Sub-topics
Core questions
- Comment les tendances périodiques en termes de taille et d'électronégativité contrôlent-elles la liaison des éléments représentatifs ?
- Pourquoi les espèces déficientes en électrons, telles que les boranes, adoptent-elles des structures en agrégats plutôt que des structures classiques ?
- Qu'est-ce qui explique les relations diagonales et le comportement anomal de la première période dans le bloc p ?
- Comment des gaz nobles prétendument inertes peuvent-ils être amenés à former des composés stables ?
Key concepts
- Tendances périodiques et charge nucléaire effective
- Géométrie VSEPR
- Caténation et allotropie
- Liaison à trois centres déficiente en électrons
- Règles de Wade pour les agrégats
- L'effet de paire inerte
Key theories
- VSEPR et les formes des molécules du bloc p
- La répulsion des paires d'électrons de la couche de valence (VSEPR) prédit la géométrie moléculaire à partir du nombre de paires liantes et non liantes autour d'un atome central, rationalisant avec succès les formes des hydrures, oxydes et halogénures des groupes principaux.
- Règles de Wade et agrégats déficients en électrons
- Les boranes et les agrégats apparentés adoptent des géométries closo, nido et arachno déterminées par leur nombre de paires d'électrons squelettiques, un cadre polyédrique d'électrons squelettiques qui unifie les structures des groupes principaux déficientes en électrons.
- Tendances périodiques et l'effet de paire inerte
- Les tendances du rayon atomique, de l'énergie d'ionisation et de l'électronégativité le long des périodes et des groupes du tableau, associées à la réticence des éléments lourds du bloc p à utiliser leurs électrons s, expliquent la stabilité des états d'oxydation et les schémas de réactivité.
Clinical relevance
Les éléments des groupes principaux fournissent l'azote fixé des engrais, le silicium des semi-conducteurs et du verre, les phosphates de la biologie et des détergents, et des réactifs allant des hydrures de bore au xénon, rendant cette chimie fondamentale pour l'agriculture, l'électronique et les matériaux.
History
La chimie descriptive des éléments représentatifs a émergé de l'isolement des éléments alcalins et halogènes au XIXe siècle et de la perspicacité organisatrice du tableau périodique de Mendeleïev. Les travaux d'Alfred Stock au début du XXe siècle sur les boranes ont révélé la liaison déficiente en électrons, et la synthèse d'un composé du xénon par Neil Bartlett en 1962 a renversé le dogme selon lequel les gaz nobles étaient chimiquement inertes.
Key figures
- Dmitri Mendeleev
- Alfred Stock
- Neil Bartlett
- Ronald Gillespie
Related topics
Seminal works
- greenwood1997
- bartlett1962
- weller2018
Frequently asked questions
- Pourquoi le premier élément de chaque groupe du bloc p est-il souvent anomal ?
- Les éléments de la deuxième période, tels que le carbone, l'azote et l'oxygène, sont petits, ne possèdent pas d'orbitales d disponibles et forment des liaisons pi fortes ; ils favorisent donc les liaisons multiples et des nombres de coordination inférieurs à ceux de leurs congénères plus lourds, ce qui produit une chimie distincte.
- Comment les gaz nobles peuvent-ils réagir s'ils possèdent des octets complets ?
- Les gaz nobles plus lourds, en particulier le xénon, ont des énergies d'ionisation relativement faibles et des nuages électroniques volumineux et polarisables ; ainsi, des oxydants très puissants tels que le fluor et le PtF6 peuvent arracher ou partager leurs électrons pour former de véritables composés comme le XeF4.