darmstadtium - chimie.

darmstadtium - chimie. 1 PRÉSENTATION darmstadtium, élément métallique radioactif créé artificiellement, de symbole Ds et de numéro atomique 110. Le darmstadtium appartient au groupe VIII (colonne 10) des éléments de transition et est situé dans la septième période du tableau périodique. Découvert en 1994 au Laboratoire de recherche sur les ions lourds (Gesellschaft für Schwerionenforschung ou GSI) de Darmstadt (Allemagne), sa dénomination est un hommage à la ville qui abrite le prestigieux laboratoire allemand où il a été synthétisé pour la première fois. 2 DÉCOUVERTE La découverte de l'élément 110 en novembre 1994 survient dix années après celle du précédent élément superlourd (élément transuranien de numéro atomique supérieur à 106), le hassium. C'est une équipe internationale du GSI de Darmstadt, composée notamment de S. Hofmann, V. Ninov, F. P. Hessberger, H. Folger, P. Armbruster et G. Münzenber, qui s'octroie la primeur de la découverte, devançant les équipes russes et américaines des laboratoires du Joint Institute of Nuclear Research (JINR) de Dubna et du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) de Berkeley. La technique de préparation utilisée par ce groupe consiste à bombarder, à l'aide de leur puissant accélérateur de particules, l'Universal Linear Accelerator (Unilac), une cible de plomb ( 208Pb) par des ions lourds de nickel (62Ni) pour obtenir le darmstadtium-269 (269Ds) après émission d'un neutron (1n), selon la réaction de fusion suivante : 208Pb + 62Ni -> 269Ds + 1n Après plusieurs jours de bombardement intensif, quelques atomes seulement de darmstadtium-269 sont produits et identifiés. En effet, ce radionucléide, dont le noyau est composé de 110 protons et de 159 neutrons, est très instable (période radioactive de 0,17 ms) et se désintègre par émission alpha (émission d'un noyau d'hélium 4He). Un autre radio-isotope du darmstadtium, le 208Pb + 64Ni 271Ds, plus stable (période radioactive de 1,1 ms), est également produit et identifié, selon la même technique de préparation mais avec des ions de nickel ( 64Ni) comme projectiles : -> 271Ds + 1n Vers la fin des années 1990, deux autres radionucléides, le 270Ds et le 273Ds, sont également identifiés au GSI de Darmstadt. Parallèlement, les laboratoires LBNL de Berkeley (États-Unis), RIKEN de Tokyo (Japon) et JINR de Dubna (Russie) parviennent aussi à synthétiser quelques atomes de darmstadtium, confirmant ainsi indépendamment l'existence de l'élément superlourd. Par ailleurs, les radionucléides 280Uun et 281Uun sont observés dans les chaînes de décroissance alpha des éléments 116 (ununhexium) et 114 (ununquadium), tous deux préparés au JINR de Dubna. Le radionucléide et de 170 neutrons (soit un nombre de masse très élevé de 280), est très instable et se désintègre par fission spontanée. En revanche, le radionucléide 281Uun 280Uun, composé de 110 protons est le noyau le plus stable du darmstadtium : sa période radioactive est de 1,1 min. En attendant sa dénomination définitive par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC), l'élément 110 suit la nomenclature pour les nouveaux éléments transuraniens établie en 1980, qui désigne ces éléments superlourds par l'équivalent latin de leurs numéros atomiques, suivi du suffixe -ium (ou-um) : soit ununnilium (un = 1, un = 1, nil = 0) de symbole Uun. En 2001, la méthode de synthèse de l'élément 110 utilisée par l'équipe du GSI est confirmée conjointement par une équipe d'experts de l'IUPAC et de l'IUPAP (Union internationale de physique pure et appliquée) : il ne lui manque plus qu'un nom officiel. Selon la tradition, les chercheurs à l'origine de la découverte d'un nouvel élément chimique sont invités à proposer un nom et un symbole. L'équipe du GSI propose le nom de darmstadtium (et le symbole Ds) pour l'élément 110, en référence à la ville de Darmstadt où l'élément a été découvert. Finalement, lors de la 42 e assemblée générale de l'IUPAC en 2003 à Ottawa (Canada), cette dénomination est rendue officielle et définitive. 3 PROPRIÉTÉS Les principales propriétés chimiques, physiques, cristallographiques ou nucléaires du darmstadtium sont actuellement inconnues, en raison des trop faibles quantités synthétisées. Toutefois, l'analyse des échantillons synthétisés -- et ce malgré les périodes radioactives très courtes des différents radionucléides --, et les théories actuelles permettent de dégager quelques propriétés fondamentales. 3.1 Propriétés chimiques Selon la position du darmstadtium dans le tableau périodique et la théorie atomique actuelle, il est possible de prédire au darmstadtium des propriétés chimiques similaires aux éléments de son groupe, tels que le platine (Pt) -- situé juste au-dessus de lui --, le palladium (Pd) -- deux places plus haut --, ou le nickel (Ni) -- trois places plus haut. 3.2 Propriétés physiques Actuellement, la synthèse d'une quantité manipulable de darmstadtium n'ayant pas été réalisée, ses propriétés physiques (points de fusion et d'ébullition, densité, etc.) n'ont pu être définies. Toutefois, on présume qu'à la température de 298 K, le darmstadtium se présente sous la forme d'un solide de couleur blanc-gris caractéristique d'un métal argenté. 3.3 Propriétés nucléaires Dans le tableau des nucléides, on compte à ce jour 9 radio-isotopes de darmstadtium, de nombres de masse 267 à 273 et 280, 281. L'existence de tous ces radionucléides n'a pas encore été confirmée de manière indépendante ; la plupart d'entre eux sont très instables (voir chimie nucléaire) et présentent des périodes radioactives T (ou temps de demi-vie) extrêmement courtes (inférieures à 1 s). Leurs deux modes principaux de désintégration sont l'émission alpha et la fission spontanée. Le plus stable d'entre eux, le 281Ds, dont le noyau est composé de 110 protons et de 171 neutrons, affiche un temps de demi-vie exceptionnellement long de 1,1 min ; toutefois, un seul atome de 281Ds a été observé en 1998 au JINR de Dubna, lors de la décroissance alpha de l'élément 114 (ununquadium). L'observation de la chaîne de décroissance alpha d'un élément superlourd inconnu et l'identification du nucléide fils en bout de chaîne permettent de confirmer l'existence et l'identité du nouvel élément. Ainsi, la décroissance alpha du radioisotope 4 269Ds (T = 1,7.10-7 s) en 265Hs (T = 0,0018 s), 261Sg (T = 0,23 s), 257Rf (T = 4,7 s), 253No (T = 1,7 min) et 249Fm (T = 2,6 min), confirme sans ambiguïté l'identité du radio-isotope père 269Ds (voir radioactivité). UTILISATIONS Les quantités de darmstadtium synthétisées étant très faibles, son utilisation n'est pour l'instant pas envisageable. Toutefois, sa découverte constitue un élément fondamental dans la recherche des limites de la stabilité de la matière. Sa synthèse permet de remplir une case vide du tableau périodique (censé contenir tous les éléments chimiques de l'Univers) et ouvre la voie à la découverte de nouveaux isotopes radioactifs potentiellement utiles en médecine et dans l'industrie. Par ailleurs, ce type d'expérience contribue à l'exploration pluridisciplinaire du monde subatomique qui implique divers domaines en pleine évolution, tels que la mécanique quantique ou l'astrophysique. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.