Livre étudiant – Tableau périodique des éléments et criticité
1. Tableau périodique des éléments et criticité
1.Rappeler comment est construite la classification périodique communément utilisée et issue des travaux de Mendeleïev.
En 2019, dans le cadre de l’année internationale du tableau périodique des éléments, la société européenne de chimie a publié une nouvelle version présentée ci-dessous (à gauche). Une seconde version a été publiée en 2021, en rajoutant aux critères d’évaluation la notion de durabilité (à droite).
Figure 1 : Entre sa première version (2019) et sa seconde version (2021), le tableau a modifié ses critères d’évaluation en rajoutant la notion de durabilité. European Chemical Society
Source : Le tableau périodique des chimistes se confronte aux limites du système terre, X.Carrier, E.A. Quadrelli, The Conversation, Mai 2022 [CC BY-ND]
2.Décrire les points communs et les différences entre cette nouvelle classification et la classification usuelle.
3.À partir du document ci-dessous, expliquer comment la taille des cases a été fixée. Comment expliquer la taille élevée pour la case de l’élément azote ?
Figure 2 : Abondance relative des éléments dans la croûte continentale terrestre, classée en fonction de leurs numéros atomiques. L’origine des éléments est représentée par un code couleur : les éléments « pétrogènes » (signifiant littéralement « né de la roche », c’est à-dire obtenus par extraction à partir de minerais) sont indiqués sur fond vert (vert foncé pour les éléments majoritaires et vert clair pour les éléments minoritaires), et les 9 « métaux » les plus rares sont représentés sur fond jaune (ils correspondent aux 6 éléments du groupe des platinoïdes plus Au, Re et Te).
Source : Abondance (en fraction atomique) des éléments chimiques dans la croûte terrestre externe en fonction de leur numéro atomique par Rhadamante (original by Michbich), via Wikimedia Commons [CC BY-SA 3.0]
L’origine des éléments est représentée par un code couleur : les éléments « pétrogènes » (signifiant littéralement « né de la roche », c’est à-dire obtenus par extraction à partir de minerais) sont indiqués sur fond vert (vert foncé pour les éléments majoritaires et vert clair pour les éléments minoritaires), et les 9 « métaux » les plus rares sont représentés sur fond jaune (ils correspondent aux 6 éléments du groupe des platinoïdes plus Au, Re et Te).
4.Commenter la dénomination de « terres rares » pour la famille des lanthanides.
5.Expliquer l’évolution constatée pour l’élément Carbone entre la première version en 2019 et la nouvelle version publiée en 2021.
Le code couleur proposé dans cette nouvelle classification périodique permet d’introduire l’aspect évolutif de la disponibilité des éléments, certains impacts de leur utilisation, ou les enjeux géopolitiques qui les entourent. Pour préciser la réflexion, on peut établir, pour chaque élément de la classification périodique, un score de criticité. Le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) rédige ainsi des fiches de criticité présentant un score de criticité établi selon deux critères : (A) les risques d’approvisionnement, (B) l’importance stratégique de l’élément pour l’industrie française. Afin de mieux comprendre cette notion de criticité, il vous est proposé d’étudier les deux éléments chimiques suivants : le cuivre (Cu) et le dysprosium (Dy) dont les scores de criticité sont présentés ci-dessous :
Figure 3 : Matrices de criticité pour les éléments Cu et Dy
Source : Fiches de synthèse sur la criticité des métaux
[Utilisé avec l’autorisation de BRGM]
6.Discuter la cohérence de ces matrices de criticité avec le code couleur proposé dans la classification périodique version 2021 pour les éléments Cu et Dy (Figure n°1).