Les éléments chimiques récemment découverts 113, 115, 117 et 118 ont reçu des noms.
L'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) a proposé des noms pour les éléments 113, 115, 117 et 118 du tableau de Mendeleïev :nihonium, moscovium, tennessine et oganesson. Le chimiste Pieter Thyssen écrivait déjà dans Eos lors de la confirmation des éléments plus tôt cette année :sur les quatre nouveaux poids lourds et ce que leur découverte signifie pour la Table..
Chacun de nous est unique. Nous nous distinguons les uns des autres grâce à notre code ADN, l'empreinte génétique de la vie. Les éléments chimiques diffèrent également les uns des autres, mais alors sur la base du nombre unique de protons dans leur noyau. Ce nombre est aussi appelé le numéro atomique. L'hydrogène de numéro atomique 1 est le premier et aussi le plus léger élément du tableau. Les éléments nouvellement découverts, en revanche, sont de véritables poids lourds. Avec 113, 115, 117 et 118 protons dans le noyau, ces éléments se situent à l'autre extrême du tableau.
Les protons, souvenez-vous, sont des particules chargées positivement et les charges positives se repoussent. Parce que les protons sont entassés comme des sardines dans le noyau, les forces de répulsion mutuelle augmentent énormément. Heureusement, ce cocktail explosif est dilué avec des neutrons de charge neutre, qui maintiennent les protons ensemble comme de la superglue.
Mais cela ne fonctionne pas pour les vrais durs à cuire. Ils sont donc condamnés dès la naissance. En moins d'une fraction de seconde, ils se désintègrent à nouveau en fragments plus petits et plus stables. En d'autres termes, ils sont extrêmement radioactifs. Par exemple, la demi-vie de l'élément 118 est inférieure à une milliseconde !
Remplissez les cases
La nouvelle de la découverte se répandit comme une traînée de poudre. Un journaliste a noté que la septième période (la septième ligne du tableau) était maintenant complètement remplie et que le tableau était enfin complet après plus d'un siècle et demi. Non-sens !, pensai-je. Il y a certainement encore de la place pour l'expansion.
Certes, lorsque Dmitri Ivanovitch Mendeleev dessina le tableau en 1869, il laissa délibérément quelques cases ouvertes, prédisant audacieusement qu'elles seraient remplies d'éléments nouveaux. Mendeleev avait raison, et avec les quatre éléments les plus récents, tous les trous ont complètement disparu pour la première fois.
Cependant, la question est de savoir combien de temps la table peut continuer à croître et si ce jeu (dangereux) finira un jour. Certains physiciens nucléaires prédisent que nous n'irons jamais au-delà de l'élément 137. D'autres placent la frontière ultime autour de l'élément 172 ou 173.
Ces dernières années, de plus en plus de fissures sont apparues dans le tableau périodique. Ce qui est un fait établi pour la plupart, semble être de plus en plus sur les jambes tremblantes. La loi périodique peut être en danger. La table tomberait-elle jamais toute seule ? J'ai frissonné à cette pensée !
Autos tamponneuses
En raison de leur nature radioactive, les éléments transuraniens, éléments chimiques de numéro atomique supérieur à 92, ne sont plus présents dans la nature. Ils ne sont donc pas découverts avec un casque et une pioche, mais créés artificiellement dans des accélérateurs de particules en jouant aux « crash cars » avec des noyaux atomiques. Les éléments 113, 115, 117 et 118 sont également cent pour cent synthétiques.
Cela semble simple, mais ce n'est pas le cas. Vous devez d'abord accélérer un noyau plus léger à quelques millions de kilomètres par heure, puis l'écraser sur un noyau plus lourd, dans l'espoir que les deux noyaux fusionneront et formeront un nouvel élément - un processus connu sous le nom de fusion.
Si la vitesse ou l'orientation n'est pas parfaite, les noyaux exploseront. Seule une collision sur mille milliards conduit à la fusion. De plus, la détection directe de ces éléments est souvent impossible car ils disparaissent en un clin d'œil. La détection s'effectue donc indirectement en surveillant la désintégration radioactive et les produits de désintégration qui s'y forment avec des détecteurs sophistiqués.
L'élément 113 a été "vu" pour la première fois en 2004 lorsque l'équipe de recherche japonaise RIKEN, dirigée par Kosuke Morita, a bombardé une couche de bismuth avec des ions de zinc. Le bismuth a le numéro atomique 83, le zinc a le numéro 30. Ainsi, lorsque leurs noyaux fusionnent, vous obtenez un élément avec 113 protons dans le noyau. En fait, l'élément 113 est le premier élément découvert en Asie - selon Ryoji Noyori, ancien directeur du RIKEN, une découverte "d'une plus grande valeur qu'une médaille d'or aux Jeux olympiques".
Les trois autres éléments ont été produits de la même manière, mais leur découverte est attribuée au Joint Institute for Nuclear Research de Dubna, en Russie, au Lawrence Livermore National Laboratory de Livermore, en Californie, aux États-Unis, et au Oak Ridge National Laboratory de Oak. Ridge (Tennessee, États-Unis).
La difficulté de telles entreprises défie vraiment l'imagination :par exemple, un faisceau d'atomes de calcium a dû être tiré sur une cible de californium pendant quatre mois pour former quatre atomes capricieux de l'élément 118, qui, soit dit en passant, sont morts après 0,89 millisecondes. .
Cours vers l'Atlantide
"Mais qu'est-ce qu'on fait avec ça ?", m'a demandé un ami dans notre café préféré. " Quatre mois pour quatre atomes qui ensemble n'existent pas une seconde, n'est-ce pas un gaspillage de tout l'argent du gouvernement ? " Je me suis étouffé avec mon café. "Bien sûr que non !" répondis-je spontanément. «Cela nous apprend beaucoup sur la construction des noyaux atomiques. De plus, avec chaque nouvel élément, nous nous rapprochons un peu plus de l'Atlantide." Mon ami avait l'air dubitatif :"Atlantis ?"
Le physicien nucléaire américain Glenn Seaborg fut le premier à prédire l'existence de cette fabuleuse île. Pour la chimie, c'est une île de stabilité, juste au-delà de la mer d'instabilité dans laquelle nous nous trouvons maintenant. Si nous naviguons assez loin, pensa Seaborg, nous rencontrerons à nouveau des éléments stables.
Rappelez-vous que les électrons d'un atome sont disposés sur des coquilles d'électrons et que les éléments avec des coquilles d'électrons entièrement remplies (les soi-disant gaz nobles, à l'extrême droite du tableau) sont nettement plus stables (lire :chimiquement inertes). Eh bien, Seaborg pensait qu'il en était de même pour les noyaux dont les enveloppes de protons et de neutrons sont complètement remplies d'un nombre "magique" de protons et de neutrons. Si vous voulez mettre le cap sur l'Atlantide, vous devez découvrir quels sont ces nombres magiques. Certains physiciens nucléaires s'attendent à ce que l'île mythique se situe déjà autour de l'élément 120. D'autres affirment que l'Atlantide n'apparaîtra qu'autour de l'élément 126.
Personne ne sait à quel point les éléments seront plus stables. Alors que la plupart misent sur des demi-vies de quelques minutes ou tout au plus de quelques heures, les optimistes espèrent des millions d'années. Une chose est certaine :les éléments de cette terra incognita présenteront des propriétés uniques qu'aucun mortel n'a jamais vues, avec des applications potentiellement intéressantes, par exemple en médecine.
Fissures dans la table
Mais revenons à la table et aux fissures dont je parlais. Après tout, tout n'est pas rose. Plus nous pénétrons dans le royaume des éléments, plus l'avenir de notre table semble compromis. Si vous ordonnez tous les éléments en fonction du numéro atomique croissant, vous remarquerez que certaines propriétés chimiques et physiques se reproduisent périodiquement. En conséquence, les éléments se répartissent en groupes et le tableau de Mendeleïev n'est en réalité rien de plus que l'incarnation de cette loi périodique.
Le problème est que les éléments les plus récents ne se comportent pas comme ils le devraient :leurs propriétés ne correspondent pas à celles de leurs frères dans la même colonne. Si vous voulez blâmer quelqu'un, c'est Einstein. Plus il y a de protons dans le noyau, plus l'attraction vers le nuage d'électrons est grande. Les électrons doivent donc faire le tour du noyau à des vitesses formidables s'ils ne veulent pas s'y effondrer. Avec les éléments superlourds, ces vitesses se rapprochent de la vitesse de la lumière et des effets relativistes apparaissent. Ces titres sont responsables de l'échec de la loi périodique. Prenons maintenant l'élément 118. Étant juste en dessous du radon, il devrait se comporter comme un gaz rare. Et pourtant, il ressemble plus à un métal. Cela ne fera qu'empirer à mesure que nous grimpons plus haut dans le tableau. Le tableau perdra donc de plus en plus de pouvoir explicatif.
Avec l'arrivée des quatre nouveaux éléments, une chose est redevenue claire pour moi. La table de Mendeleïev n'est pas un fait immuable. Au contraire! Le tableau s'agrandit à chaque nouvel élément. La course à l'élément 119 bat déjà son plein et entamera bientôt une nouvelle huitième période. Mais même la forme de la table n'est pas fixe. Aujourd'hui, il existe plus d'un millier de représentations différentes du tableau périodique :spirale, circulaire, pyramidale, vous pouvez l'imaginer de façon folle. Mon préféré est la table avec des marches à gauche.
Je ne sais pas si nous mettrons bientôt le pied sur la côte de l'Atlantide. Et comment la loi périodique naviguera encore moins dans ces parties. Reste aussi à deviner la limite ultime du tableau. Mais quoi que nous réserve l'avenir, la table restera la pierre angulaire de la chimie moderne.
