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Groupe 3 du tableau périodique

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Legroupe 3 du tableau périodique, autrefois appelé groupeIIIA dans l'ancien systèmeIUPAC utilisé en Europe et groupeIIIB dans le système CAS nord-américain, contient leséléments chimiques de la3e colonne, ougroupe, dutableau périodique des éléments[1] :

PériodeÉlément chimiqueZFamille d'élémentsConfiguration électronique[2]
4ScScandium21Métal de transition[Ar] 4s2 3d1
5YYttrium39Métal de transition[Kr] 5s2 4d1
6LuLutécium71Lanthanide[Xe] 6s2 4f14 5d1
7LrLawrencium103Actinide[Rn] 7s2 5f14 7p1 ( * )
( * ) Exception à larègle de Klechkowski :lawrencium103Lr.

Le tableau périodique se présente dans ce cas de la façon suivante (les éléments du groupe 3 sont soulignés par des bords épais) :

 12 3456789101112131415161718
1 H  He
2 LiBe BCNOFNe
3 NaMg AlSiPSClAr
4 KCa ScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
5 RbSr YZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
6 CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
7 FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
8 119120 

Les éléments du groupe 3 appartiennent aubloc d du tableau périodique.

Définition historique

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Si les deuxmétaux de transition de ce groupe sont toujours lescandium et l'yttrium, la nature dulanthanide et de l'actinide suivants ne fait pas consensus chez les chimistes[3]. Ainsi, outre l'option qui place le lutécium et le lawrencium dans le3e groupe à la suite de la recommandation de l'IUPAC de 1988[1], la représentation traditionnelle, encore aussi répandue que celle-ci, place lelanthane et l'actinium dans le groupe 3, avec dans ce cas l'élément 121 sur la8e période :

PériodeÉlément chimiqueZFamille d'élémentsConfiguration électronique
4ScScandium21Métal de transition[Ar] 4s2 3d1
5YYttrium39Métal de transition[Kr] 5s2 4d1
6LaLanthane57Lanthanide[Xe] 6s2 5d1 ( * )
7AcActinium89Actinide[Rn] 7s2 6d1 ( * )
8UbuUnbiunium121Élément hypothétique[Og] 8s2 8p1 ( * )
( * ) Exceptions à larègle de Klechkowski :lanthane57La,actinium89Ac,élément 121[4],[5].

Le tableau périodique se présente dans ce cas de la façon suivante (les éléments du groupe 3 sont soulignés par des bords épais) :

 123 456789101112131415161718
1 H  He
2 LiBe  BCNOFNe
3 NaMg  AlSiPSClAr
4 KCaSc TiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
5 RbSrY ZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
6 CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
7 FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
8 119120121 

Cette représentation traditionnelle a également un impact sur la composition dubloc d du tableau périodique, car le lanthanide et l'actinide qui s'y trouvent sont alors lelanthane et l'actinium, et non plus lelutécium et lelawrencium. Elle diffère également, par exemple, de celle retenue parPekka Pyykkö dans sontableau périodique étendu proposé en 2011 :

Tableau périodique étendu publié en 2011 parP. Pyykkö[6], plaçant l'élément 141, et non l'élément 121, sous l'actinium.

Position de l'IUPAC

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L'IUPAC a constitué en 2015 un groupe de travail spécifique ayant pour objectif de trancher la question[7],[8]. Ce groupe de travail a rendu des conclusions préliminaires en janvier 2021 sans recommandation explicite mais en formulant trois principes généraux : (1) tous leséléments doivent être rangés dans l'ordre croissant de leurnuméro atomique ; (2) lebloc d ne doit pas être scindé en « deux parties très inégales » ; (3) lesblocs doivent avoir pour largeur 2, 6, 10 et 14 éléments en accord avec les principes de lamécanique quantique à la base dutableau périodique. La délimitation des blocs est considérée comme approchée, de même que l'allocation desconfigurations électroniques, en relevant notamment le cas duthorium. Ces trois principes généraux ne sont satisfaits qu'en plaçant lelutécium et lelawrencium dans le groupe 3 : la disposition historique plaçant lelanthane et l'actinium dans le groupe 3 contrevient au point (2), tandis que la disposition plaçant les 15 lanthanides etactinides ensemble sous le tableau contrevient au point (3) ; en conséquence, la disposition plaçant le lutécium et le lawrencium dans le groupe 3 est proposée comme compromis[9].

Notes et références

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  1. a etb(en)E. Fluck, « New notations in the periodic table »,Pure and Applied Chemistry,vol. 60,no 3,‎,p. 1365-3075(DOI 10.1351/pac198860030431,lire en ligne)
  2. (en)CRC Handbook of Chemistry and Physics, section 1 :Basic Constants, Units, and Conversion Factors, sous-section :Electron Configuration of Neutral Atoms in the Ground State,84e édition en ligne, CRC Press, Boca Raton, Floride, 2003.
  3. (en)Eric Scerri, « Which Elements Belong in Group 3? »,Journal of Chemical Education,vol. 86,no 10,‎,p. 1188(DOI 10.1021/ed086p1188,Bibcode 2009JChEd..86.1188S,lire en ligne)
  4. (en)B. Fricke et G. Soff, « Dirac-Fock-Slater calculations for the elements Z = 100, fermium, to Z = 173 »,Atomic Data and Nuclear Data Tables,vol. 19,no 1,‎,p. 83-95(DOI 10.1016/0092-640X(77)90010-9,Bibcode 1977ADNDT..19...83F,lire en ligne)
  5. (en)Koichiro Umemoto et Susumu Saito, « Electronic Configurations of Superheavy Elements »,Journal of the Physical Society of Japan,vol. 65,no 10,‎,p. 3175(DOI 10.1143/JPSJ.65.3175,Bibcode 1996JPSJ...65.3175U,lire en ligne)
  6. (en)Pekka Pyykkö, « A suggested periodic table up to Z ≤ 172, based on Dirac–Fock calculations on atoms and ions »,Physical Chemistry Chemical Physics,vol. 13,no 1,‎,p. 161-168(PMID 20967377,DOI 10.1039/C0CP01575J,Bibcode 2011PCCP...13..161P,lire en ligne)
  7. (en) Eric Scerri, Philip Ball, William Jensen, Laurence Lavelle, Lars R. Ohrström et Guillermo Restrepo, « The constitution of group 3 of the periodic table »,(consulté le)
  8. (en)Eric Scerri et le groupe de travail de l'IUPAC, « Which Elements Belong in Group 3 of the Periodic Table? »,Chemistry International,vol. 38,no 2,‎,p. 22-23(DOI 10.1515/ci-2016-0213,lire en ligne)
  9. (en)Eric Scerri, « Provisional Report on Discussions on Group 3 of The Periodic Table »,Chemistry International,vol. 43,no 1,‎,p. 31-34(DOI 10.1515/ci-2021-0115,lire en ligne)


 12               3456789101112131415161718
1  H   He
2  Li Be  B C N O F Ne
3  Na Mg  Al Si P S Cl Ar
4  K Ca  Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr  Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120*  
 * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 


Métaux alcalinsMétaux alcalino-terreuxLanthanidesMétaux de transitionMétaux pauvresMétalloïdesNon-métauxHalogènesGaz noblesÉléments non classés
Actinides
Superactinides
v ·m
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