ununquadium (élément 114) - chimie.

ununquadium (élément 114) - chimie. 1 PRÉSENTATION ununquadium (élément 114), élément métallique radioactif créé artificiellement, de symbole Uuq et de numéro atomique 114. L'élément 114 appartient au groupe IV A (colonne 14) du tableau périodique et est situé dans la septième période. Découvert en 1998 à l'Institut commun pour la recherche nucléaire (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), l'élément 114 ne possède pas encore de nom officiel ; sa dénomination suit la nomenclature pour les nouveaux éléments transuraniens, définie en 1980 par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC), qui désigne ces derniers par l'équivalent latin (ou grec) de leurs numéros atomiques, suivi du suffixe -ium (ou -um) : soit ununquadium (un = 1, un = 1, quad = 4). 2 DÉCOUVERTE La découverte de l'élément 114 revêt un caractère particulier pour la communauté scientifique : sa synthèse confirme d'anciennes prédictions théoriques sur l'existence d'un îlot de stabilité nucléaire pour un petit groupe d'éléments superlourds de numéros atomiques compris entre 114 et 126. Ainsi, la course à la priorité de découverte de l'élément 114 s'inscrit dans un contexte de compétition internationale stimulant entre les trois grands laboratoires de physique nucléaire : le JINR de Dubna, le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) de Berkeley (États-Unis) et le Laboratoire de recherche sur les ions lourds (Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI) de Darmstadt (Allemagne). Finalement, la première synthèse de l'élément 114 est réalisée en décembre 1998 au JINR de Dubna, par une équipe dirigée par Iouri Oganessian. Elle est le fruit d'une étroite collaboration entre le laboratoire russe -- qui dispose d'un puissant accélérateur de particules (le cyclotron U400) capable de produire un faisceau d'ions calcium-48 de très haute énergie (236 MeV) et d'un séparateur à gaz (Dubna Gas-filled Recoil Separator, DGRS) permettant d'isoler les produits de réaction --, et le LLNL de Livermore -- qui a fourni la cible de plutonium244 et le matériel sophistiqué de détection et d'acquisition de données. La technique de préparation utilisée par le groupe de Dubna consiste à bombarder la cible de plutonium (244Pu) par le faisceau d'ions de calcium (48Ca) pour obtenir l'ununquadium-289 (289Uuq) après émission de 3 neutrons (1n), selon la réaction de fusion suivante : 244Pu + 48Ca -> 289Uuq + 3 1n Au terme d'une quarantaine de jours de bombardement intensif, seuls quelques atomes d'ununquadium-289 sont produits et identifiés, en raison des sections efficaces de production (c'est-à-dire les probabilités de fusion entre la cible et les projectiles) de l'ununquadium qui sont très faibles (de l'ordre de 1 picobarn, soit une possibilité de fusion pour 1 000 milliards d'interactions). Cependant, l'ununquadium-289, composé de 114 protons et de 175 neutrons, affiche une stabilité extraordinaire pour un élément superlourd : sa période radioactive T (ou temps de demi-vie) est de 30 s. Cette observation confirme ainsi la théorie de l'îlot de stabilité autour de l'élément 114 et motive les chercheurs dans leur quête de ces nouveaux éléments superlourds relativement stables. Sur sa lancée, l'équipe de Dubna -- avec la participation de chercheurs du GSI (Darmstadt), de l'Institut de recherche RIKEN (Tokyo) et de l'université Comenius (Bratislava, en Slovaquie) -- annonce en avril 1999 la synthèse d'un autre radionucléide de l'élément 114 : l'ununquadium-287 (287Uuq). La technique de préparation de ce dernier ne diffère de la précédente que par l'utilisation d'un autre isotope de plutonium (242Pu) ; soit la réaction de fusion suivante : 242Pu + 48Ca -> 287Uuq + 3 1n La découverte de l'ununquadium-287 est rapidement suivie de celle de l'ununquadium-288 (288Uuq), synthétisé une première fois en juin, puis en octobre 1999 par l'équipe de Dubna, selon la même technique de préparation utilisée pour l'ununquadium-289, soit : 244Pu -> 48Ca -> 288Uuq -> 4 1n Enfin, un quatrième isotope de l'élément 114, l'ununquadium-285 (285Uuq), aurait été observé en juin 1999, lors de la désintégration par émission alpha de l'élément 118 (ununoctium), préparé par une équipe de chercheurs du LBNL de Berkeley. Cependant, suite à la rétractation de leur publication en 2001, l'existence de ce radionucléide reste à confirmer. 3 PROPRIÉTÉS Les principales propriétés chimiques, physiques, cristallographiques ou nucléaires de l'ununquadium sont actuellement inconnues, en raison des trop faibles quantités synthétisées. Toutefois, l'analyse des échantillons synthétisés et les théories actuelles permettent de dégager quelques propriétés fondamentales. 3.1 Propriétés chimiques Selon la position de l'ununquadium dans le tableau périodique et la théorie atomique actuelle, il est possible de lui prédire des propriétés chimiques similaires aux éléments de son groupe, tels que le plomb (Pb) -- situé juste au-dessus de lui --, l'étain (Sn) -- deux places plus haut --, ou le germanium (Ge) -- trois places plus haut. Selon de récents calculs théoriques, il devrait former le fluorure UnqF 2, soluble dans l'eau. 3.2 Propriétés physiques Actuellement, la synthèse d'une quantité manipulable d'ununquadium 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, l'ununquadium se présente sous la forme d'un solide de couleur blanc-gris caractéristique d'un métal argenté. 3.3 Propriétés nucléaires Les trois radio-isotopes de l'ununquadium -- de nombres de masse 287, 288 et 289 -- confirmés à ce jour dans le tableau des nucléides, sont instables mais présentent des périodes radioactives T (ou temps de demi-vie) relativement longues pour un élément superlourd. Le plus stable des trois, le alpha du 289Uuq 289Uuq (T = 30 s) se désintègre par émission alpha (émission d'un noyau d'hélium 4He) en 285Uub, puis en 281Ds et enfin en 277Hs (ce dernier se désintègre par fission spontanée). L'observation de la chaîne de décroissance et l'identification de son nucléide fils en bout de chaîne permettent de signer l'existence et l'identité de l'élément 114. Par ailleurs, les radionucléides 287Uuq (composé de 114 protons et de 173 neutrons) et 288Uuq (composé de 114 protons et de 174 neutrons), sont plus instables et se désintègrent après quelques secondes seulement par émission alpha et fission spontanée. L'analyse de ces différents modes de désintégration permet d'une part de remonter aux radionucléides pères respectifs, et d'autre part de découvrir de nouveaux isotopes des éléments 112 (ununbium) et 110 (darmstadtium). 4 UTILISATIONS Les quantités d'ununquadium synthétisées étant très faibles, son utilisation n'est pour l'instant pas envisageable. Toutefois, sa synthèse constitue un élément fondamental dans la recherche des limites de la stabilité de la matière. Sa découverte confirme l'existence d'un îlot de stabilité nucléaire autour de sa position dans le tableau périodique 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.