Transuranien

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Transuranien

Un transuranien, ou √©l√©ment transuranien, est un √©l√©ment chimique dont le num√©ro atomique est sup√©rieur √† celui de l'uranium, c'est-√†-dire sup√©rieur √† 92. Les 25 premiers d'entre eux, dont le num√©ro atomique est compris entre 93 et 118 hormis l'√©l√©ment 117, sont des √©l√©ments synth√©tiques n'ayant aucun isotope stable : ce sont tous des radio√©l√©ments produits artificiellement, au sein de r√©acteurs nucl√©aires pour les plus l√©gers, et par des acc√©l√©rateurs de particules de certains laboratoires de recherche sp√©cialis√©s pour les plus lourds ; aucun isotope des transuraniens dont le num√©ro atomique serait sup√©rieur √† 118 n'a encore jamais √©t√© observ√©.

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  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb  
  * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No  

En 2008, le co√Ľt de revient d'un gramme de ces √©l√©ments synth√©tiques √©tait de l'ordre de 2 500 ‚ā¨ (4 000 $) pour du plutonium 239Pu de qualit√© militaire, et de 37,5 millions d'euros (60 millions de dollars am√©ricains) pour le californium 98Cf. C'est la raison pour laquelle les transuraniens situ√©s au-del√† du californium dans le tableau p√©riodique n'ont jamais √©t√© produits qu'en quantit√©s infimes ‚ÄĒ quelques centaines d'atomes tout au plus, √† des fins exclusivement scientifiques.

√Ä mesure que leur num√©ro atomique augmente, les transuraniens deviennent rapidement tr√®s instables. Le neptunium 93Np et le plutonium 94Pu, les plus l√©gers d'entre eux, ont encore des isotopes dont la p√©riode radioactive se chiffre en millions d'ann√©es, mais, parmi les actinides suivants, seul le curium 96Cm atteint encore 15,6 millions d'ann√©es avec l'isotope 247Cm, et, parmi les transactinides observ√©s, seul le dubnium 105Db atteint 16 heures avec l'isotope 268Db. Un ¬ę √ģlot de stabilit√© ¬Ľ avait √©t√© conjectur√© sur la 8e p√©riode parmi les superactinides, mais se trouverait plut√īt, s'il existe r√©ellement, parmi les transactinides de la 7e p√©riode.

Sommaire

Propriétés

Articles d√©taill√©s : actinide et transactinide.

Les onze premiers transuraniens sont des actinides, au m√™me titre que le thorium et l'uranium. Les quatre plus l√©gers ‚ÄĒ neptunium, plutonium, am√©ricium, curium ‚ÄĒ sont produits en quantit√©s significatives au sein des r√©acteurs nucl√©aires, tandis que les sept suivants ne sont synth√©tis√©s qu'en laboratoire.

Les quatorze transuraniens suivants qui ont été observés sont appelés transactinides, car situés au-delà de la série chimique des actinides dans le tableau périodique des éléments.

Les propri√©t√©s chimiques des actinides sont conformes √† la p√©riodicit√© observ√©e tout au long des six premi√®res p√©riodes du tableau p√©riodique, avec un comportement rappelant celui des lanthanides mais avec une plus grande stabilit√© des √©tats d'oxydation √©lev√©s (+5 et +6) en raison du cort√®ge √©lectronique plus charg√© des actinides, qui √©crante davantage le noyau vis-√†-vis des √©lectrons p√©riph√©riques. En revanche, les propri√©t√©s chimiques des transactinides s'√©cartent de la p√©riodicit√© des √©l√©ments plus l√©gers : pour Z >> 100, des effets relativistes deviennent significatifs sur des √©lectrons en interaction avec un noyau tr√®s fortement charg√©, certaines corrections induites par l'√©lectrodynamique quantique ne peuvent plus √™tre n√©glig√©es, les approximations consid√©rant les √©lectrons de fa√ßon individuelle pour d√©terminer les orbitales cessent d'√™tre valides, et des effets de couplage spin-orbite redistribuent les niveaux d'√©nergie, et donc les sous-couches √©lectroniques : il s'ensuit que la distribution des √©lectrons autour du noyau ob√©it de moins en moins aux r√®gles bien v√©rifi√©es pour les six premi√®res p√©riodes, et que les propri√©t√©s des √©l√©ments dans cette r√©gion du tableau cessent d'√™tre pr√©dictibles en fonction de leur groupe.

Ainsi, l'√©l√©ment 118Uuo devrait √™tre un gaz rare en vertu de son positionnement en bas de la 18e colonne, mais il s'agirait en fait d'un solide semiconducteur aux propri√©t√©s voisines d'un m√©tallo√Įde[1], tandis que l'√©l√©ment 114Uuq, qui devrait √™tre un m√©tal pauvre en bas de la 14e colonne, aurait plut√īt les propri√©t√©s d'un gaz rare[2].

Le copernicium 112Cn, situé parmi les métaux de transition, aurait également certaines propriétés le rapprochant des gaz rares[3] et serait d'ailleurs gazeux[4].

Découverte et dénomination

Les transuraniens ont √©t√© d√©couverts essentiellement par trois laboratoires sp√©cialis√©s :

  • Le Laboratoire national Lawrence Berkeley, en Californie, sous trois directeurs diff√©rents :
    • Edwin Mattison McMillan, le premier √† d√©couvrir un √©l√©ment transuranien :
      • 93, neptunium, Np (en 1940), ainsi nomm√© d'apr√®s la plan√®te Neptune, car il vient apr√®s l'uranium, de m√™me que Neptune suit Uranus dans l'ordre des plan√®tes.
    • Glenn T. Seaborg, le suivant, qui d√©couvrit:
      • 94, plutonium, Pu (en 1940), nomm√© d'apr√®s la plan√®te Pluton, selon la r√®gle de d√©nomination adopt√©e pour le neptunium, puisque Pluton suit Neptune dans l'ordre des plan√®tes.
      • 95, l'am√©ricium, Am (en 1944), nomm√© ainsi parce qu'il est un analogue de l'Europium, et d'apr√®s le nom du continent o√Ļ il a √©t√© produit pour la premi√®re fois.
      • 96, le curium, Cm (en 1944), d'apr√®s Pierre et Marie Curie, les c√©l√®bres chercheurs qui ont isol√© les premiers √©l√©ments radioactifs.
      • 97, berk√©lium, Bk (en 1949), baptis√© d'apr√®s la ville de Berkeley, o√Ļ l'universit√© est situ√©e.
      • 98, californium, Cf (en 1950), d'apr√®s l'√Čtat de Californie, o√Ļ l'universit√© est situ√©e.
    • Albert Ghiorso, qui √©tait membre de l'√©quipe Seaborg lorsqu'elle produisit le curium, le berk√©lium et le californium, et qui, devenu directeur, produisit :
      • 99, l'einsteinium, Es (en 1952), du nom du grand physicien Albert Einstein.
      • 100, le fermium, Fm (en 1952), nomm√© d'apr√®s Enrico Fermi, le physicien qui r√©alisa la premi√®re r√©action en cha√ģne contr√īl√©e.
      • 101, le mend√©l√©vium, Md (en 1955), d'apr√®s le nom du chimiste russe Dmitry Ivanovich Mendeleev, l'un des deux hommes qui d√©velopp√®rent le tableau p√©riodique des √©l√©ments chimiques.
      • 102, le nob√©lium, No (en 1958), nomm√© ainsi suite √† la premi√®re revendication (aujourd'hui invalid√©e) de sa d√©couverte par l'Institut Nobel √† Oslo en Norv√®ge en 1957 ; le ¬ę Transfermium Working Group ¬Ľ de l¬īUICPA-UIPPA a n√©anmoins attribu√© en 1992 au laboratoire Flerov du JINR √† Dubna, en Russie, la paternit√© de la d√©couverte de cet √©l√©ment, estimant que c'est √† Dubna qu'il a √©t√© formellement identifi√© pour la premi√®re fois, en 1966.
      • 103, le lawrencium, Lr (en 1961), en hommage √† Ernest O. Lawrence, physicien surtout connu pour avoir d√©velopp√© le cyclotron, et de qui le Lawrence Livermore National Laboratory (o√Ļ ces transuraniens ont √©t√© synth√©tis√©s) tient son nom.
  • Le Laboratoire Flerov de r√©actions nucl√©aires de l'Institut unifi√© de recherche nucl√©aire (JINR) √† Dubna, en Russie, √† l'origine de la synth√®se des √©l√©ments suivants :
    • Trois transactinides √† l'√©poque sovi√©tique dont la d√©nomination a fait l'objet d'une intense querelle avec l'√©quipe concurrente de Berkeley dans un contexte de guerre froide, querelle close seulement en 1997 par un accord global sous l'√©gide de l'UICPA et qui avait √©t√© √† l'origine de la d√©nomination syst√©matique des √©l√©ments afin de pr√©venir de futures querelles de cette nature :
      • 104, le rutherfordium, Rf (en 1966), appel√© Kourtchatovium (Ku) dans tout le bloc de l'Est jusqu'√† la chute du mur de Berlin, en hommage au physicien russe Igor Kourtchatov, tandis que l'IUPAC adoptait la d√©nomination syst√©matique unnilquadium ; la querelle a √©t√© r√©gl√©e en 1997 par l'adoption du nom occidental pour l'√©l√©ment 104 en hommage au chimiste et prix Nobel n√©o-z√©landais Ernest Rutherford, en l'√©change du nom sovi√©tique pour l'√©l√©ment suivant.
      • 105, le dubnium, Db (en 1968), qui fut appel√© hahnium (Ha) en Occident, en hommage au chimiste et prix Nobel allemand Otto Hahn, jusqu'en 1997.
      • 106, le seaborgium, Sg (en 1974), d'apr√®s le nom de Glenn T. Seaborg, ce qui fut controvers√© car ce dernier √©tait encore vivant √† cette date, bien qu'il y ait eu un pr√©c√©dent avec l'einsteinium ; l'adoption de ce nom contribua cependant √† clore en 1997 la querelle am√©ricano-sovi√©tique relative √† la d√©nomination des √©l√©ments 104, 105 et 106.
    • Cinq transactinides d√©couverts √† l'√©poque post-sovi√©tique et toujours d√©sign√©s par la d√©nomination syst√©matique de l'UICPA en attendant d'√™tre formellement valid√©s et nomm√©s par cette organisation, une nouvelle querelle ayant vu le jour en 2006 √† propos de l'√©l√©ment 118 :
      • 113, l'ununtrium, Uut (en 2003), en collaboration avec le LNLL de Livermore, en Californie
      • 114, l'ununquadium, Uuq (en 1998)
      • 115, l'ununpentium, Uup (en 2004), en collaboratiom avec le LNLL de Livermore, en Californie
      • 116, l'ununhexium, Uuh (en 2000)
      • 118, l'ununoctium, Uuo (en 2002), en collaboration avec le LNLL de Livermore, en Californie ; dans un contexte de regain de tension entre Russes et Am√©ricains, l'√©quipe russe a d√©cid√© unilat√©ralement d'appeler cet √©l√©ment –ľ–ĺ—Ā–ļ–ĺ–≤–ł–Ļ (¬ę Moskowium, ¬Ľ symbole Mk) en r√©f√©rence √† l'oblast de Moscou o√Ļ se trouve Dubna, ce que conteste bien entendu l'√©quipe am√©ricaine.
  • Le Centre de recherche sur les ions lourds (GSI, pour Gesellschaft f√ľr Schwerionenforschung mbH) √† Darmstadt, en Hesse (Allemagne), sous la direction de Peter Armbruster, qui a synth√©tis√© :
    • 107, le bohrium, Bh (en 1981), mot form√© √† partir du nom du physicien danois Niels Bohr, qui a compt√© dans l'√©lucidation de la structure de l'atome. Le groupe avait d'abord sugg√©r√© le nom nielsbohrium, mais c'est bohrium qui fut finalement adopt√©.
    • 108, hassium, Hs (en 1984), ainsi nomm√© d'apr√®s la forme latine Hassia du Land de Hesse, o√Ļ est implant√© le GSI, de fa√ßon similaire √† l'appellation du californium.
    • 109, meitnerium, Mt (en 1982), nomm√© d'apr√®s Lise Meitner, physicienne allemande qui fut l'une des premi√®res impliqu√©e dans l'√©tude de la fission nucl√©aire.
    • 110, darmstadtium, Ds (en 1994), d'apr√®s la ville de Darmstadt, en Allemagne, o√Ļ est implant√© le GSI, de fa√ßon similaire √† l'appellation du berk√©lium.
    • 111, roentgenium, Rg (en 1994), nomm√© en hommage √† Wilhelm Roentgen, qui d√©couvrit les rayons X.
    • 112, copernicium, Cn (en 1996), nomm√© en hommage √† Nicolas Copernic, qui r√©volutionna les conceptions astronomiques de son temps.

Liste des transuraniens

Articles d√©taill√©s : transactinide et superactinide.

[*] L'existence de ces éléments a été confirmée mais n'a pas encore été reconnue par l'UICPA, ce qui explique qu'ils soient désignés par leur dénomination systématique.

[**] Ces éléments n'ont à ce jour pas encore été observés et leur existence demeure par conséquent hypothétique.

(***)L'existence de ces éléments a été confirmée et ils ont déjà été observé, le seul représentant est l'ununseptium.

Notes et références

  1. ‚ÜĎ Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements : Conf√©rence de Heinz W. G√§ggeler, novembre 2007 ‚ÄĒ Page consult√©e le 07/07/2009.
  2. ‚ÜĎ Rapport 2008 du FLNR au JINR : ¬ę Chimie des √©l√©ments 112 et 114 ¬Ľ, p. 87, consult√© le 08/07/2009.
  3. ‚ÜĎ "Chemistry of Hassium", Gesellschaft f√ľr Schwerionenforschung mbH, 2002. Consult√© le 31 janvier 2007
  4. ‚ÜĎ Indication d'un √©l√©ment 112 gazeux

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8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
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