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Groupe 3 du tableau périodique

groupe d'éléments chimiques de la colonne 3 du tableau périodique

Le groupe 3 du tableau périodique, autrefois appelé groupe IIIA dans l'ancien système IUPAC utilisé en Europe et groupe IIIB dans le système CAS nord-américain, contient les éléments chimiques de la 3e colonne, ou groupe, du tableau périodique des éléments[1] :

Période Élément chimique Z Famille d'éléments Configuration électronique[2]
4 Sc Scandium 21 Métal de transition [Ar] 4s2 3d1
5 Y Yttrium 39 Métal de transition [Kr] 5s2 4d1
6 Lu Lutécium 71 Lanthanide [Xe] 6s2 4f14 5d1
7 Lr Lawrencium 103 Actinide [Rn] 7s2 5f14 7p1 ( * )
( * ) Exception à la règle de Klechkowski : lawrencium 103Lr.

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

  1 2   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
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  

Les éléments du groupe 3 appartiennent au bloc d du tableau périodique.

Définition historique

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Si les deux métaux de transition de ce groupe sont toujours le scandium et l'yttrium, la nature du lanthanide 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 le 3e groupe à la suite de la recommandation de l'IUPAC de 1988[1], la représentation traditionnelle, encore aussi répandue que celle-ci, place le lanthane et l'actinium dans le groupe 3, avec dans ce cas l'élément 121 sur la 8e période :

Période Élément chimique Z Famille d'éléments Configuration électronique
4 Sc Scandium 21 Métal de transition [Ar] 4s2 3d1
5 Y Yttrium 39 Métal de transition [Kr] 5s2 4d1
6 La Lanthane 57 Lanthanide [Xe] 6s2 5d1 ( * )
7 Ac Actinium 89 Actinide [Rn] 7s2 6d1 ( * )
8 Ubu Unbiunium 121 Élément hypothétique [Og] 8s2 8p1 ( * )
( * ) Exceptions à la règle de Klechkowski : lanthane 57La, actinium 89Ac, 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) :

  1 2 3   4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
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  

Cette représentation traditionnelle a également un impact sur la composition du bloc d du tableau périodique, car le lanthanide et l'actinide qui s'y trouvent sont alors le lanthane et l'actinium, et non plus le lutécium et le lawrencium. Elle diffère également, par exemple, de celle retenue par Pekka Pyykkö dans son tableau périodique étendu proposé en 2011 :

 
Tableau périodique étendu publié en 2011 par P. 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 les éléments doivent être rangés dans l'ordre croissant de leur numéro atomique ; (2) le bloc d ne doit pas être scindé en « deux parties très inégales » ; (3) les blocs doivent avoir pour largeur 2, 6, 10 et 14 éléments en accord avec les principes de la mécanique quantique à la base du tableau périodique. La délimitation des blocs est considérée comme approchée, de même que l'allocation des configurations électroniques, en relevant notamment le cas du thorium. Ces trois principes généraux ne sont satisfaits qu'en plaçant le lutécium et le lawrencium dans le groupe 3 : la disposition historique plaçant le lanthane et l'actinium dans le groupe 3 contrevient au point (2), tandis que la disposition plaçant les 15 lanthanides et actinides 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 et b (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)


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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 alcalins Métaux alcalino-terreux Lanthanides Métaux de transition Métaux pauvres Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz nobles Éléments non classés
Actinides
Superactinides
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