Quatre nouveaux venus à la table de Mendeleïev

Le tableau périodique de Mendeleïev compte désormais officiellement quatre éléments chimiques de plus. Absents de la nature, ils ont été créés par l’homme en laboratoire, au prix de techniques de très haut vol. “113”, “115”, “117” et “118” sont pour l’instant dépourvus de nom. Mais les propositions se multiplient. Dossier.

So. De. et L. D.
Quatre nouveaux venus à la table de Mendeleïev
©IPM

Le tableau de Mendeleïev compte désormais officiellement quatre éléments chimiques de plus. Après une réflexion de dix ans, l’IUPAC, l’organisme mondial de référence de la nomenclature de la chimie, vient d’authentifier les éléments 113, 115, 117 et 118 et de confirmer leur existence. La septième ligne du tableau périodique, cauchemar des élèves de secondaire, est donc désormais complète.

Ce tableau périodique est en quelque sorte "la charte de la chimie". Créé par le chimiste russe Dimitri Mendeleïev en 1869, il s’agit d’une classification de tous les éléments chimiques qui comptent entre autres l’or, l’hydrogène ou le carbone, classés selon leur numéro atomique croissant et organisés en fonction de leurs propriétés. Particularité des quatre nouveaux éléments ? Ils n’ont pas été observés directement dans la nature, mais fabriqués par l’homme. En fait "synthétisés" dans des laboratoires de recherche. "Cette synthèse, c’est de la chimie et de la physique de haut vol, et c’est techniquement très difficile , souligne le physicien Pierre Capel, du service de physique nucléaire et physique quantique (ULB) . En bref, cela consiste à faire fusionner deux noyaux atomiques en les faisant se rencontrer à la bonne vitesse : trop vite, ils se briseront l’un sur l’autre, trop lentement ils ne se toucheront pas car ils se repoussent naturellement." Seuls quatre laboratoires dans le monde peuvent fabriquer ces éléments dits "super-lourds", car formés d’un nombre extrêmement grand de neutrons et de protons. Comme tous les autres éléments très lourds qui se trouvent à la fin du tableau périodique, ils existent pendant quelques fractions de seconde avant de se désintégrer en d’autres éléments.

Millisecondes d’observation

Si l’IUPAC a mis dix ans à authentifier ces nouveaux éléments, précise Pierre Capel, "c’est que l’on doit être sûr de leur existence; les expériences doivent être confirmées de façon indépendante " . Il faut donc que l’élément soit observé par au moins deux laboratoires différents. Or, l’expérience peut tourner pendant plusieurs mois avant que l’élément puisse être observé pendant quelques millisecondes. Théoriquement, même après l’arrivée de ces quatre nouveaux éléments chimiques, le tableau n’est pas "complet". Il pourrait même être infini ! D’autres éléments chimiques pourraient encore être "créés" par l’homme. L’objectif ? Tout d’abord… compléter le tableau. Et puis, il y a l’espoir que des éléments hyperlourds (entre 114 et 126 de nombre atomique, soit le nombre de protons dans le noyau) soient aussi plus stables (se désintègrent moins vite) et soient donc plus faciles à manipuler. Tout cela permettrait de mieux comprendre la structure des noyaux et de mieux maîtriser les phénomènes nucléaires, avec peut-être des applications à la clé.

Pourquoi pas japonium ou lemmium ?

Pour l’instant, ils se nomment ununtrium, ununpentium, ununseptium et ununoctium. Mais ce n’est là que leur nom temporaire.

Car en s’étant vu attribuer la découverte d’ununtrium, en l’occurrence, les chercheurs japonais se sont également vu accorder le droit de nommer le nouvel élément 113 du tableau périodique de Mendeleïev, du nom du scientifique russe (Dimitri de son prénom) qui est l’auteur de la première version en 1869.

Plus précisément, c’est à Kosuke Morita, professeur de l’Université de Kyushu, qui a mis en évidence - avec son équipe du Centre de recherche de Riken - l’existence de ce nouvel élément à trois reprises entre 2004 et 2012, que reviendra ce privilège. Il devrait faire part de sa proposition dans le courant de cette année. "Japonium" pourrait être l’heureux élu. Le 113 sera le premier élément à porter un nom sélectionné en Asie.

Processus de formalisation des noms

Pour ce qui est des trois autres éléments, les 115 (ununpentium), 117 (ununseptium) et 118 (ununoctium), ce sont les scientifiques russes et américains à l’origine de leur découverte qui pourront proposer les appellations.

Cette semaine, des dizaines de milliers de fans de Motörhead avaient signé une pétition pour qu’un de ces nouveaux éléments soit baptisé "lemmium". Cela, en hommage au leader du groupe de heavy metal Ian "Lemmy".

Justifiant cette option, les auteurs de la pétition ont argué : "Lemmy était une force de la nature; il incarnait l’essence même du heavy metal". Et comme "heavy metal", qui désigne le style de musique, signifie "métal lourd", quoi de plus logique…

Tous les noms ne sont cependant pas permis. Pour être acceptés, ils devront être inspirés de la mythologie, d’un minéral, d’un lieu ou d’une propriété. "La communauté de la chimie est impatiente de voir son tableau le plus cher enfin complété jusqu’à la septième ligne, a déclaré le Pr Ian Reedijk, président de la division de la chimie inorganique de l’Union internationale de la chimie pure et appliquée. L’UICPA a lancé le processus de formalisation des noms et des symboles pour ces éléments temporairement nommés ."

Uut

113 (ou ununtrium). La découverte du plus léger des quatre nouveaux éléments revient à une équipe de scientifiques de l’Institut Riken au Japon, dirigée par Ryoji Noyori, lauréat du Nobel de chimie. Ce noyau artificiel a été obtenu en 2004 dans un accélérateur de particules, qui propulse des noyaux d’atomes contre des cibles. Il a été obtenu par le bombardement de calcium sur une cible d’américium, élément chimique lui aussi créé par l’homme et considéré comme un déchet radioactif.

Uup

115 (ou Ununpentium) Le chiffre 115 signifie que l’élément possède 115 protons. La découverte  du “115” (comme le 117) est le résultat des travaux de l’institut russe de Dubna et des laboratoires américains du Lawrence Livermore et Oak Ridge. L’équipe est arrivée à produire… quatre atomes d’Ununpentium.  Leur durée de vie : 90 millisecondes.

Uus

117 (ou ununseptium) Pour fabriquer des noyaux super-lourds comme les quatre nouveaux éléments , “on fusionne deux noyaux de la façon la plus délicate possible. La fusion se fait par une collision entre deux noyaux, l’un, projectile accéléré dans un accélérateur de particules, l’autre, cible au repos”, précise Paul-Henri Heenen, du service de physique nucléaire et physique quantique (ULB). Le 117 n’a été observé que huit fois, à chaque fois pendant moins de 100 millisecondes

Uuo

118 (ou Ununoctium). L’élément à ce stade le plus lourd du tableau de Mendeleïev comporte 118 protons et a été fabriqué en 2006 par une collaboration entre l’Institut russe de Dubna et le laboratoire de Livermore. Comme pour les autres, il est le résultat d’une expérience en laboratoire :  on envoie du calcium 48 sur une cible (ici du californium), un élément fortement radioactif, choisi parmi les “actinides” (métaux lourds). Des millions, voire des milliards de collisions auront lieu chaque seconde. Et ce, parfois durant des mois.