Élément transuranien -Transuranium element

Éléments transuraniens
dans le tableau périodique
Hydrogène Hélium
Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon
Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon
Potassium Calcium Scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Fer Cobalt Nickel Cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodié Palladium Argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon
Césium Baryum Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutétium Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Mercure (élément) Thallium Mener Bismuth Polonium astate Radon
francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californie Einsteinium fermium Mendélévium nobélium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium copernic nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessee Oganesson
Z  > 92 (U)

Les éléments transuraniens (également appelés éléments transuraniens ) sont les éléments chimiques dont le numéro atomique est supérieur à 92, qui est le numéro atomique de l'uranium . Tous ces éléments sont synthétiques , instables et se désintègrent radioactivement en d'autres éléments.

Aperçu

Tableau périodique avec des éléments colorés selon la demi-vie de leur isotope le plus stable.
  Éléments qui contiennent au moins un isotope stable.
  Éléments peu radioactifs : l'isotope le plus stable a une vie très longue, avec une demi-vie de plus de deux millions d'années.
  Éléments fortement radioactifs : l'isotope le plus stable a une demi-vie comprise entre 800 et 34 000 ans.
  Éléments radioactifs : l'isotope le plus stable a une demi-vie comprise entre un jour et 130 ans.
  Éléments hautement radioactifs : l'isotope le plus stable a une demi-vie comprise entre quelques minutes et un jour.
  Éléments extrêmement radioactifs : l'isotope le plus stable a une demi-vie inférieure à quelques minutes.

Parmi les éléments de numéros atomiques de 1 à 92, la plupart se trouvent dans la nature, ayant des isotopes stables (comme l' hydrogène ) ou des radio- isotopes à très longue durée de vie (comme l'uranium ), ou existant en tant que produits de désintégration communs de la désintégration de l'uranium et du thorium. (comme le radon ). Les exceptions sont les éléments 43 , 61 , 85 et 87 ; tous les quatre se produisent dans la nature, mais seulement dans des branches très mineures des chaînes de désintégration de l'uranium et du thorium, et donc tous sauf l'élément 87 ont d'abord été découverts par synthèse en laboratoire plutôt que dans la nature (et même l'élément 87 a été découvert à partir d'échantillons purifiés de son parent, pas directement de la nature).

Tous les éléments avec des numéros atomiques plus élevés ont d'abord été découverts en laboratoire, le neptunium et le plutonium étant également découverts plus tard dans la nature. Ils sont tous radioactifs , avec une demi-vie beaucoup plus courte que l' âge de la Terre , de sorte que tous les atomes primordiaux de ces éléments, s'ils ont jamais été présents lors de la formation de la Terre, se sont désintégrés depuis longtemps. Des traces de neptunium et de plutonium se forment dans certaines roches riches en uranium, et de petites quantités sont produites lors d'essais atmosphériques d' armes nucléaires . Ces deux éléments sont générés à partir de la capture de neutrons dans le minerai d'uranium avec des désintégrations bêta ultérieures (par exemple 238 U + n239 U239 Np239 Pu ).

Tous les éléments plus lourds que le plutonium sont entièrement synthétiques ; ils sont créés dans des réacteurs nucléaires ou des accélérateurs de particules . Les demi-vies de ces éléments montrent une tendance générale à la diminution à mesure que les numéros atomiques augmentent. Il existe cependant des exceptions, notamment plusieurs isotopes du curium et du dubnium . On pense que certains éléments plus lourds de cette série, autour des numéros atomiques 110-114, brisent la tendance et démontrent une stabilité nucléaire accrue, comprenant l' îlot théorique de stabilité .

Les éléments transuraniens lourds sont difficiles et coûteux à produire, et leurs prix augmentent rapidement avec le numéro atomique. En 2008, le coût du plutonium de qualité militaire était d'environ 4 000 $/gramme et le californium dépassait 60 000 000 $/gramme. L' einsteinium est l'élément le plus lourd qui ait été produit en quantités macroscopiques.

Les éléments transuraniens qui n'ont pas été découverts, ou qui ont été découverts mais qui ne sont pas encore nommés officiellement, utilisent les noms d'éléments systématiques de l' IUPAC . La dénomination des éléments transuraniens peut être une source de controverse .

Découverte et dénomination des éléments transuraniens

Jusqu'à présent, pratiquement tous les éléments transuraniens ont été découverts dans quatre laboratoires : Lawrence Berkeley National Laboratory aux États-Unis (éléments 93-101, 106 et crédit commun pour 103-105), le Joint Institute for Nuclear Research en Russie (éléments 102 et 114-118, et crédit commun pour 103-105), le GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research en Allemagne (éléments 107-112) et RIKEN au Japon (élément 113).

  • Le Radiation Laboratory (aujourd'hui Lawrence Berkeley National Laboratory ) de l' Université de Californie à Berkeley , dirigé principalement par Edwin McMillan , Glenn Seaborg et Albert Ghiorso , de 1945 à 1974 :
    • 93. neptunium , Np, nommé d'après la planète Neptune , car il suit l'uranium et Neptune suit Uranus dans la séquence planétaire (1940).
    • 94. plutonium , Pu, nommé d'après la planète Pluton , suivant la même règle de dénomination car il suit le neptunium et Pluton suit Neptune dans le système solaire (1940).
    • 95. américium , Am, nommé parce qu'il est un analogue de l' europium , et a donc été nommé d'après le continent où il a été produit pour la première fois (1944).
    • 96. curium , Cm, du nom de Pierre et Marie Curie , célèbres scientifiques qui ont séparé les premiers éléments radioactifs (1944), car son analogue plus léger, le gadolinium , a été nommé d'après Johan Gadolin .
    • 97. berkelium , Bk, du nom de la ville de Berkeley , où se trouve l'Université de Californie à Berkeley (1949).
    • 98. californium , Cf, du nom de l'état de Californie , où se trouve l'université (1950).
    • 99. einsteinium , Es, du nom du physicien théoricien Albert Einstein (1952).
    • 100. fermium , Fm, nommé d'après Enrico Fermi , le physicien qui a produit la première réaction en chaîne contrôlée (1952).
    • 101. mendelevium , Md, nommé d'après le chimiste russe Dmitri Mendeleev , reconnu pour être le principal créateur du tableau périodique des éléments chimiques (1955).
    • 102. nobelium , Non, du nom d' Alfred Nobel (1958). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR, qui l'a nommé joliotium (Jl) du nom de Frédéric Joliot-Curie . L'IUPAC a conclu que le JINR avait été le premier à synthétiser l'élément de manière convaincante, mais a conservé le nom de nobelium profondément ancré dans la littérature.
    • 103. lawrencium , Lr, du nom d' Ernest O. Lawrence , un physicien surtout connu pour le développement du cyclotron , et la personne pour qui le Lawrence Livermore National Laboratory et le Lawrence Berkeley National Laboratory (qui ont accueilli la création de ces éléments transuraniens) sont nommé (1961). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR, qui a proposé le nom de rutherfordium (Rf) d'après Ernest Rutherford . L'IUPAC a conclu que le crédit devrait être partagé, en conservant le nom de lawrencium tel qu'enraciné dans la littérature.
    • 104. rutherfordium , Rf, du nom d' Ernest Rutherford , responsable du concept de noyau atomique (1968). Cette découverte a également été revendiquée par l' Institut commun de recherche nucléaire (JINR) de Dubna , en Russie (alors Union soviétique ), dirigé principalement par Georgy Flyorov : ils ont nommé l'élément kurchatovium (Ku), d'après Igor Kurchatov . L'IUPAC a conclu que le crédit devait être partagé.
    • 105. dubnium , Db, un élément qui porte le nom de la ville de Dubna , où se trouve le JINR. Initialement nommé "hahnium" (Ha) en l'honneur d' Otto Hahn par le groupe de Berkeley (1970) mais rebaptisé par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (1997). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR, qui l'a nommée nielsbohrium (Ns) d'après Niels Bohr . L'IUPAC a conclu que le crédit devait être partagé.
    • 106. seaborgium , Sg, du nom de Glenn T. Seaborg . Ce nom a suscité la controverse parce que Seaborg était toujours en vie, mais a finalement été accepté par les chimistes internationaux (1974). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR. L'IUPAC a conclu que l'équipe de Berkeley avait été la première à synthétiser l'élément de manière convaincante.
  • La Gesellschaft für Schwerionenforschung (Société pour la recherche sur les ions lourds) à Darmstadt , Hessen, Allemagne, dirigée principalement par Gottfried Münzenberg , Peter Armbruster et Sigurd Hofmann , de 1980 à 2000 :
    • 107. bohrium , Bh, du nom du physicien danois Niels Bohr , important dans l'élucidation de la structure de l' atome (1981). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR. L'IUPAC a conclu que le GSI avait été le premier à synthétiser l'élément de manière convaincante. L'équipe GSI avait initialement proposé nielsbohrium (Ns) pour résoudre le différend sur la dénomination de l'élément 105, mais cela a été modifié par l'IUPAC car il n'y avait aucun précédent pour l'utilisation du prénom d'un scientifique dans un nom d'élément.
    • 108. hassium , Hs, du nom de la forme latine du nom de Hessen , le Bundesland allemand où cette œuvre a été jouée (1984). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR. L'IUPAC a conclu que le GSI avait été le premier à synthétiser l'élément de manière convaincante, tout en reconnaissant le travail de pionnier du JINR.
    • 109. meitnerium , Mt, du nom de Lise Meitner , une physicienne autrichienne qui a été l'un des premiers scientifiques à étudier la fission nucléaire (1982).
    • 110. darmstadtium , Ds, du nom de Darmstadt , Allemagne, la ville dans laquelle cette œuvre a été jouée (1994). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR, qui a proposé le nom becquerelium d'après Henri Becquerel , et par la LBNL, qui a proposé le nom hahnium pour résoudre le différend sur l'élément 105 (bien qu'ayant protesté contre la réutilisation des noms établis pour différents éléments). L'IUPAC a conclu que le GSI avait été le premier à synthétiser l'élément de manière convaincante.
    • 111. roentgenium , Rg, du nom de Wilhelm Conrad Röntgen , découvreur des rayons X (1994).
    • 112. copernicium , Cn, du nom de l'astronome Nicolaus Copernicus (1996).
  • Rikagaku Kenkyūsho (RIKEN) à Wakō, Saitama , Japon, dirigé principalement par Kōsuke Morita :
    • 113. nihonium , Nh, du nom du Japon ( Nihon en japonais ) où l'élément a été découvert (2004). Cette découverte a également été revendiquée par le JINR. L'IUPAC a conclu que RIKEN avait été le premier à synthétiser l'élément de manière convaincante.
  • Le Joint Institute for Nuclear Research (JINR) de Dubna, en Russie, dirigé principalement par Yuri Oganessian , en collaboration avec plusieurs autres laboratoires dont le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), depuis 2000 :

Éléments superlourds

Position des éléments transactinides dans le tableau périodique.

Les éléments superlourds (également connus sous le nom d' atomes superlourds , communément abrégés SHE ) font généralement référence aux éléments transactinides commençant par le rutherfordium (numéro atomique 104). Ils n'ont été fabriqués qu'artificiellement et n'ont actuellement aucune utilité pratique car leur courte demi-vie les fait se désintégrer après un temps très court, allant de quelques minutes à quelques millisecondes (à l'exception du dubnium , qui a une demi-vie de sur une journée), ce qui les rend également extrêmement difficiles à étudier.

Les atomes superlourds ont tous été créés depuis la seconde moitié du 20e siècle et sont continuellement créés au cours du 21e siècle à mesure que la technologie progresse. Ils sont créés par le bombardement d'éléments dans un accélérateur de particules . Par exemple, la fusion nucléaire du californium -249 et du carbone -12 crée le rutherfordium -261. Ces éléments sont créés en quantités à l'échelle atomique et aucune méthode de création de masse n'a été trouvée.

Applications

Les éléments transuraniens peuvent être utilisés pour synthétiser d'autres éléments superlourds. Les éléments de l' îlot de stabilité ont des applications militaires potentiellement importantes, notamment le développement d'armes nucléaires compactes. Les applications quotidiennes potentielles sont vastes ; l'élément américium est utilisé dans des dispositifs tels que les détecteurs de fumée et les spectromètres .

Voir également

Références

Lectures complémentaires