Copernicium et au-delà

L’hypothétique élément chimique ununbium, de numéro atomique 112, doit son nom définitif en l’honneur de l’astronome polonais Nicolas Copernic et son symbole Cn pour l’obtention… d’une centaine d’atomes par différents (très gros) laboratoires, accrédité selon la procédure adoptée par l’IUPAC (cf. IUPAC), ce qui conduit à la situation actuelle du tableau périodique :

Le copernicium a été synthétisé pour la première fois le 9 février 1996 au Centre Helmholtz de recherche sur les ions lourds (GSI) de Darmstadt (Allemagne). Il a été obtenu en bombardant une cible de plomb 208 avec des ions de zinc 70, lors d’une expérience où un seul atome a été produit :

Le GSI a confirmé ses résultats en mai 2 000 avec la synthèse d’un second atome de 277Cn. L’expérience a été reproduite en 2 004 au RIKEN (Tokyo, Japon) et se solda par la synthèse de deux nouveaux atomes, confirmant les données expérimentales recueillies en Allemagne.

Le copernicium n’a été admis comme nouvel élément chimique par l’IUPAC que le 25 juin 2009, ce qui en fait l’élément de numéro atomique le plus élevé reconnu par cette organisation. L’isotope le plus stable est le 285Cn, qui a une période radioactive d’environ 29 secondes, avec peut-être un isomère métastable 285bCn, non confirmé, qui aurait une période de l’ordre de 9 minutes, ce qui serait particulièrement élevée pour un élément superlourd. Moins d’une centaine d’atomes de ce transuranien ont été synthétisés à ce jour, de sorte que ses propriétés physiques et chimiques sont largement extrapolées par le calcul, à partir des rares données expérimentales obtenues jusqu’à présent.

Envisagé un temps comme un liquide plus volatil que le mercure qu’il suit dans le tableau périodique et complétant ainsi la couche 7d, il serait peut-être même gazeux selon des expériences récentes. Comme l’élément 114 (ununquadium), le copernicium aurait des propriétés chimiques similaires à celle d’un gaz rare en raison des effets relativistes d’un noyau électriquement très chargé sur son cortège électronique.

Six isotopes ont été identifiés lors du bombardement par des ions lourds (notamment 40Ca) de cibles (principalement 238U), possédant les masses 277 et 281 à 285. La plupart d’entre eux se décomposent par émission α, mais la fission spontanée est également observée.

L’IUPAC a suivi la proposition de l’équipe de Sigurd Hofmann, à l’origine de CETTE découverte, en lui attribuant le nom de Nicolas Copernic (1473-1543), scientifique de la Renaissance considéré comme l’un des pères de la physique moderne. rappelons qu’il a notamment découvert que la Terre tournait autour du Soleil, et que celui-ci était le centre du système solaire. Sigurd Hofmann entendait par ce choix « saluer un scientifique d’influence notoire qui n’a pas reçu de reconnaissance en son temps, et souligner le lien entre l’astronomie et la chimie nucléaire ».

L’authentification de la découverte d’un nouvel élément suit une procédure très stricte, établie par un Comité conjoint mis en place par l’IUPAC et de l’IUPAP (l’équivalent de l’IUPAC pour la Physique). Un tel comité conjoint est de rigueur depuis les nombreuses controverses qui concernèrent la découverte des éléments 101 à 109, une des dernières séquelles de la Guerre froide. Une fois la revendication reconnue, en particulier sur la base de la reproductibilité des observations effectuées par plusieurs laboratoires, l’analyse est publiée dans la revue de l’IUPAC, Pure Appl. Chem., une proposition de nom est demandée à l’équipe découvreuse, puis recommandée par le comité ad hoc de l’IUPAC et soumise à un avis public avant d’être approuvé par le Conseil de l’IUPAC et enfin publié dans Pure Appl. Chem. ! Pour la petite histoire, l’équipe du GSI proposa d’abord « Cp », le symbole connu des chimistes organométalliciens pour représenter le ligand cyclopentadiényle (cf. Ferrocène)…

Mais au-delà de l’élément 112 ?

Comme le montre le tableau périodique de l’IUPAC, les « Ununxxxum » sont inscrits dans ses tablettes du fait de la recherche d’un « îlot de stabilité » autour des éléments 114-116 prévus par la théorie. Celle-ci va d’ailleurs plus loin, en envisageant d’autres « îlots » jusqu’à l’élément 160… soit Utn. Pour l’heure, il existe des revendications pour la production des éléments 113 à 118, mais toutes ne sont pas rigoureusement argumentées pour satisfaire aux critères du Comité conjoint :

    • 113Uut (eka-thallium, pour reprendre la terminologie de D.I. Mendeleïev, (cf. D.I. Mendeleïev) : 14 atomes produits,
    • 114Uuq : une cinquantaine d’atomes produits ; l’élément est reconnu par le Comité conjoint comme ayant été découvert au Joint Institute for Nuclear Research de Dubna (Russie) et le nom de Flevorium, en hommage au fondateur de ce laboratoire, Georgy Flyorov,
    • 115Uup : une trentaine d’atomes produits, fruit d’une collaboration entre le Joint Institute for Nuclear Research de Dubna et le Lawrence Livermore National Laboratory de Berkeley (États-Unis). L’élément d$n’a pas été reconnu par le Comité conjoint,
    • 116Uuh : une trentaine d’atomes produits au Joint Institute for Nuclear Research de Dubna. La découverte de l’eka-polonium vient d’être reconnue par le Comité conjoint et le nom de Moscovium proposé, sans malice bien entendu,
    • 117Uus : l’élément 117 est le dernier élément à avoir été observé en 2010 au Joint Institute for Nuclear Research de Dubna en projetant des ions 48Ca sur une cible de 249Bk pour produire les nucléides 293117 et 294117,
    • 118Uuo : l’eka-radon serait un gaz vraiment rare, avec seulement trois ou quatre atomes produits dans le cadre d’une collaboration russo-américaine, ce qui fait qu’il n’y a pas encore suffisamment de preuves pour valider cette découverte, d’où la

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