Lorsque le chimiste russe Dmitri Mendeleïev a dressé son célèbre tableau des éléments chimiques, en 1869, IL avait eu la prescience de l'existence de nouveaux








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4 JANVIER 2016

Lorsque le chimiste russe Dmitri Mendeleïev a dressé son célèbre tableau des éléments chimiques, en 1869, il avait eu la prescience de l'existence de nouveaux éléments à découvrir, correspondant aux cases vides qui s'y trouvaient. Il était possible de partir à leur recherche en se basant sur leurs positions dans ce tableau, puisque celles-ci indiquent certaines de leurs propriétés chimiques et physiques. En effet, ce sont justement des régularités dans les propriétés des atomes en fonction de leurs massesqui ont conduit à cette représentation en tableau.

Au début du XXe siècle, la découverte de l'électron, puis du noyau et des lois de la mécanique quantique ont permis de comprendre l'origine de ces régularités et de justifier l'espoir de trouver les éléments manquants suggérés par le tableau du savant russe. Au cours de ce même siècle, les développements de la physique nucléaire ont permis d'étendre le tableau de Mendeleïev au-delà de l'atome d'uranium, portant le numéro atomique 92. En grande partie, ce fut la découverte du neutron par James Chadwick en 1932 qui, comme le démontra Enrico Fermi quelques années plus tard, allait permettre d'explorer le territoire des transuraniens, c'est-à-dire des noyaux comportant un plus grand nombre de protons que ceux de l'uranium.

Rappelons que l'existence du neutron avait été soupçonnée dès 1920 par Rutherford, mais c'est en étudiant le rayonnement pénétrant émis par les noyaux de bore et de béryllium bombardés par des particules alpha que Chadwick réussit à prouver son existence. En 1919, Rutherford avait montré qu'un élément peut être transformé en un autre par bombardement de particules alpha dont il avait prouvé en 1908 qu'il s'agissait de noyaux d'hélium. Le rêve des alchimistes, la transmutation, était devenu réalité... En 1934, Fermi comprit qu'il était possible de créer des éléments transuraniens, en utilisant des neutrons. Il ne réussira à produire que desisotopes d'éléments déjà connus, mais ses travaux lui vaudront le prix Nobel de physique en 1938 pour sa découverte de nouveaux noyaux radioactifs.

Des neutrons aux ions lourds

Il fallut toutefois attendre 1940 pour que se produise la percée menant à l'exploration du monde de ces noyaux transuraniens. En bombardant de l'uranium 238 avec des neutrons au Berkeley Radiation Laboratory (que l'on n'appelait pas encore Lawrence Berkeley National Laboratory, ou LBNL) de l'université de Californie à Berkeley, Edwin McMillan et Philip Abelson produisent l'isotope 239 du neptunium, d'une demi-vie de 2,4 jours. De 1945 à 1974, les équipes menées par Edwin McMillan, Glenn Seaborg et Albert Ghiorso vont créer au LBNL de nouveaux isotopes d'éléments superlourds.

La relève sera prise par le JINR (Joint Institute for Nuclear Research), un centre de recherche international de physique nucléaire situé à Doubna, en Russie, dans l'oblast de Moscou et enfin par le LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory). Ils utiliseront des ions lourds.

Le LLNL et le JINR n'ont cessé par la suite et jusqu'à nos jours de tenter de créer de nouveaux transuraniens, et avec succès. Est aussi rentré dans la course le célèbre laboratoire japonais Riken, plus précisément sa division Nishina Center for Accelerator-Based Science. Des membres de cette division, menés par Kosuke Morita, ont ainsi annoncé en 2004 avoir obtenu l'élément 113 en bombardant des noyaux de bismuth avec des ions de zinc. Le nouvel élément avait été baptisé temporairementununtrium.

De nouveaux transuraniens pour une période du tableau des éléments


Des chercheurs du JINR et du LLNL vont aussi faire sa découverte la même année. Les deux équipes, qui collaborent, ont poursuivi leur quête et découvert les éléments 115, 117 et 118, baptisés respectivementununpentiumununseptium et ununoctium. L'IUPAC (Union internationale de chimie pure et appliquée) a finalement annoncé ce 30 décembre 2015 qu'elle validait l'existence de ces éléments et qu'elle autorisait les membres des laboratoires japonais, russes et états-uniens à donner des noms spécifiques à ces nouveaux éléments. Selon la tradition, il peut faire référence à un concept mythologique, un minéral, un lieu ou pays, une propriété ou encore un scientifique. En 2012, l'IUPAC avait ainsi définitivement attribué le nom de livermorium (anciennement ununhexium) à l'élément chimique de numéro atomique 116 qui, comme son nom l'indique, avait été découvert au LLNL.

L'élément 113 sera nommé par les chercheurs japonais. Les trois autres par les chercheurs russes et états-uniens. Remarquablement, la dernière période du tableau de Mendeleïev est désormais complète. On spécule depuis les années 1960 sur l'existence d'une huitième période et même d'un groupe de noyaux très lourds qui ne seraient plus instables contrairement aux transuraniens actuellement connus.





Le 30 décembre 2015, l'IUPAC, c'est-à-dire l'Union internationale dechimie pure et appliquée, avait finalement annoncé qu'elle validait la découverte des éléments 115, 117 et 118, baptisés respectivementununpentiumununseptium et ununoctium.

Elle avait aussi annoncé qu'elle autorisait les membres des laboratoires japonais, russes et états-uniens qui avaient débusqué ces éléments chimiques dans des expériences de physique nucléaire à leur donner des noms plus colorés. Les laboratoires en question étaient :

  • Le JINR (Joint Institute for Nuclear Research), un centre de recherche international de physique nucléaire situé à Doubna, dans l'oblast de Moscou, en Russie.

  • Le LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory), à Livermore, aux États-Unis.

  • Les membres du laboratoire japonais Riken, plus précisément sa division Nishina Center for Accelerator-Based Science, pouvaient donc également choisir la dénomination de l'élément 113, qui avait été baptisé temporairement ununtrium.

Selon la tradition, les noms peuvent faire référence à un concept mythologique, un minéral, un lieu, un pays, une propriété ou encore un scientifique. Exemple : en 2012, l'IUPAC avait définitivement attribué le nom de livermorium (anciennement ununhexium) à l'élément chimique denuméro atomique 116 qui, comme son nom l'indique, avait été découvert au LLNL, à Livermore.

la septième période du tableau des éléments (la ligne 7), désormais complète, possède de nouveaux éléments : 113, 115, 117 et 118. ils ont été officiellement baptisés nihonium (absent sur cette image), moscovium, tennessine, oganesson. © lawrence livermore national laboratory

La septième période du tableau des éléments (la ligne 7), désormais complète, possède de nouveaux éléments : 113, 115, 117 et 118. Ils ont été officiellement baptisés nihonium (absent sur cette image), moscovium, tennessine, oganesson. © Lawrence Livermore National Laboratory 

Nihonium, moscovium, tennessine et oganesson
Ce mercredi 8 juin 2016, l'IUPAC vient ainsi de faire savoir que les laboratoires avaient fait des choix et que ces éléments porteraient désormais les noms suivants dans le tableau de Mendeleïev :

  • Nihonium: C'est l'élément 113 de symbole Nh. Son nouveau nom indique son origine japonaise car Nihon, c'est le Japon... en japonais. C'est le tout premier élément transuranien à avoir été découvert dans un pays asiatique.

  • Moscovium: C'est l'élément 115 de symbole chimique Mc découvert par l'institut implanté à Doubna, dans l'oblast de Moscou, d'où son nom.

  • Tennessine: C'est l'élément 117 de symbole chimique Ts découvert par le laboratoire d'Oak Ridge, dans l'État du Tennessee, d'où son nom.

  • Oganesson: C'est l'élément 118 de symbole chimique Og. Ce nom rend hommage au physicien Yuri Oganessian qui fut un pionnier des recherches sur les éléments transuraniens au-delà du numéro 92, c'est-à-dire au-delà de l'élément uranium.

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