transuraniens, éléments - chimie.

transuraniens, éléments - chimie. 1 PRÉSENTATION transuraniens, éléments, éléments chimiques de numéro atomique supérieur à 92, c'est-à-dire supérieur à celui de l'uranium dans le tableau périodique. 2 DÉCOUVERTE DES PREMIERS TRANSURANIENS Actuellement, 24 éléments transuraniens ont été identifiés. Ces éléments comportent plus de 200 isotopes radioactifs caractérisés par une instabilité radioactive. Il existe deux méthodes de préparation de ces radio-isotopes : les captures multiples de neutrons, qui s'effectuent par bombardement de noyaux lourds par des neutrons produits dans les réacteurs nucléaires ou issus d'explosions thermonucléaires contrôlées ; les réactions de fusion avec des ions lourds accélérés, qui consistent à bombarder une cible d'atomes lourds par des particules chargées, propulsées à grande énergie à l'aide de puissants accélérateurs de particules comme les cyclotrons ou les accélérateurs linéaires. La première technique est à l'origine de la découverte des 11 premiers éléments transuraniens, qui constituent, avec l'actinium, le thorium, le protactinium et l'uranium, la série des actinides. Les éléments transuraniens qui appartiennent à cette série sont, dans l'ordre des numéros atomiques croissants : le neptunium, le plutonium, l'américium, le curium, le berkélium, le californium, l'einsteinium, le fermium, le mendélévium, le nobélium et le lawrencium. Entre 1964 et 1984, des scientifiques américains, européens et soviétiques annoncent la synthèse de 6 nouveaux éléments transuraniens de numéros atomiques supérieurs à celui du lawrencium dans le tableau périodique. Le premier de ceux-ci, l'élément 104 (rutherfordium), est synthétisé en 1964 au Joint Institute for Nuclear Research (JINR) de Dubna (Russie) à l'aide d'un cyclotron à ions lourds, par irradiation d'une cible de plutonium avec des ions de néon. En 1969, une équipe du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) de Berkeley (États-Unis), dirigée par le scientifique américain Albert Ghiorso, ne parvient pas à reproduire ces résultats, mais synthétise l'élément 104 en bombardant une cible de californium avec des atomes de carbone. L'élément 105 (dubnium) est synthétisé en 1967 à Dubna, en bombardant de l'américium par des ions de néon. En 1970, l'équipe de Ghiorso obtient un résultat similaire en bombardant du californium avec des ions d'azote. En 1974, l'équipe de Dubna synthétise l'élément 106 (seaborgium) en bombardant des isotopes de plomb par un faisceau de chrome et l'équipe de Berkeley en utilisant du californium et de l'oxygène. 3 DÉCOUVERTE DES TRANSURANIENS SUPERLOURDS La synthèse de l'élément 107 (bohrium) est réalisée en 1981 au Laboratoire de recherche sur les ions lourds (Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI) de Darmstadt (Allemagne) par une équipe de recherche dirigée par Peter Armbruster et Gottfried Münzenber. C'est le premier d'une nouvelle série d'éléments chimiques baptisée superlourds (de numéros atomiques supérieurs à 106). Entre 1981 et 1996, le GSI de Darmstadt est également à l'origine des 6 éléments superlourds suivants : le hassium (élément 108), le meitnerium (élément 109), le darmstadtium (élément 110), le roentgenium (élément 111) et l'ununbium (élément 112). Enfin, le ununquadium (élément 114) est découvert en 1998 au Joint Institute for Nuclear Research (JINR) de Dubna (Russie), en collaboration avec des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de l'université de Californie (États-Unis). Sa synthèse confirme d'anciennes prédictions théoriques sur l'existence d'un îlot de stabilité nucléaire autour de sa position dans le tableau périodique. En 1999, une équipe internationale de Berkeley annonce la découverte des éléments 116 (ununhexium) et 118 (ununoctium). Mais deux ans plus tard, ils retirent leur publication, n'ayant pu reproduire leur expérience originelle. Ainsi, la priorité de la découverte de l'élément 116 revient finalement à une équipe du JINR de Dubna, qui est parvenue à le synthétiser en juillet 2000. 4 PRODUCTION ET UTILISATIONS Les vitesses de désintégration radioactive des éléments transuraniens tendent à augmenter avec le numéro atomique. Les noyaux transuraniens très lourds, comme le californium, tendent à subir une fission spontanée. Par conséquent, il est extrêmement difficile de synthétiser de grandes quantités d'éléments plus lourds que le plutonium. Pour résoudre ce problème, le bombardement de l'uranium et du plutonium, par des faisceaux intenses de neutrons, est à l'étude dans des réacteurs tels que le High Flux Isotope Reactor, au laboratoire national d'Oak Ridge dans le Tennessee. Dans les années 1970, ce réacteur produisait plusieurs milligrammes annuels de berkélium, de californium et d'einsteinium, ainsi que de petites quantités de fermium. De plus, les explosions nucléaires, qui émettent des neutrons à grand débit, peuvent être spécifiquement conçues pour faciliter la production instantanée des éléments lourds einsteinium et fermium. Une fois que des quantités suffisantes des éléments lourds sont disponibles, il est possible d'utiliser des isotopes tels que le plutonium-238 et le curium-244 comme sources d'énergie extrêmement compactes, bien que quelque peu coûteuses, en convertissant la chaleur de désintégration radioactive en électricité dans des appareils thermoélectriques. D'autres isotopes comme l'américium-241 et le californium-252 ont des applications médicales et industrielles ( voir traceurs isotopiques). 5 PERSPECTIVES La recherche d'éléments encore plus lourds se poursuit, en particulier depuis la synthèse des éléments 114 et 116 qui confirment l'existence d'un îlot de stabilité nucléaire pour un petit groupe d'éléments superlourds compris entre 114 et 126. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.