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Flérovium

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Flérovium
NihoniumFléroviumMoscovium
Pb
 Structure cristalline cubique à faces centrée
 
114
Fl
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Fl
Tableau completTableau étendu
Position dans letableau périodique
SymboleFl
NomFlérovium
Numéro atomique114
Groupe14
Période7e période
BlocBloc p
Famille d'élémentsIndéterminée
Configuration électronique[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2
Électrons parniveau d’énergiePeut-être[1] 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique[289]
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
284Fl{syn.}2,5+1,8
−0,8
 ms
FS
285Fl{syn.}125 msα10,41(5)281Cn
286Fl{syn.}0,13 s60 %FS
40 %α

10,19

282Cn
287Fl{syn.}0,48 sα10,02283Cn
288Fl{syn.}0,8 sα9,94284Cn
289Fl{syn.}2,6 sα9,82 9,48285Cn
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinairePrésumé solide[1]
Masse volumique14 g·cm-3[2]
Système cristallinCubique à faces centrées[3] (prédiction), antérieurementhexagonal compact[4]
Divers
No CAS54085-16-4[5]
Précautions
Élément radioactif
Radioélément à activité notable

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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Leflérovium (symboleFl) est l'élément chimique denuméro atomique 114. Il a été nommé temporairementununquadium (Uuq) dans ladénomination systématique de l'IUPAC[6], et est encore appeléélément 114 dans la littérature. Il a étésynthétisé pour la première fois endécembre 1998 par une réaction244Pu (48Ca, 3n) 289Fl auFlerov Laboratory for Nuclear Reactions (FLNR) de l'Institut unifié de recherches nucléaires (JINR) situé àDoubna, dans l'oblast de Moscou. L'IUPAC a validé son identification le1er juin 2011[7] et lui a donné son nom définitif le30 mai 2012[8] en référence au FLNR.

Il s'agit d'untransactinide très radioactif, dont l'isotope le plus stable, le289Fl, a unepériode radioactive d'environ2,6 s. Il posséderait cependant unisomère nucléaire289mFl dont lademi-vie atteindrait plusieurs dizaines de secondes, ce qui serait la plus longue jamais observée pour unélément superlourd. Selon la théorie MM (Microscopic-Macroscopic) décrivant lenoyau atomique, l'isotope298Fl, avec le « nombre magique » de 184 neutrons, pourrait être au centre d'unîlot de stabilité prédit par lemodèle en couches de lastructure nucléaire desatomes.

Le flérovium présenterait des affinités avec lafamille desmétaux pauvres, bien qu'on ait initialement suspecté un comportement degaz rare induit par uneconfiguration électronique modifiée par des effetsquantiques decouplage spin-orbite et d'électrodynamique quantique[9].

La validation par l'IUPAC de l'observation du flérovium est la suite logique de celle de la caractérisation ducopernicium, qui impliquaitde facto la validation des données expérimentales relatives au flérovium à travers la chaîne de désintégrations[10] :

116291Lv 18 msα 10,74 MeV 114287Fl 0,48 sα 10,02 MeV 112283Cn{\displaystyle \mathrm {^{291}_{116}Lv\ {\xrightarrow[{18\ ms}]{\alpha \ 10,74\ MeV}}\ {}_{114}^{287}Fl\ {\xrightarrow[{0,48\ s}]{\alpha \ 10,02\ MeV}}\ {}_{112}^{283}Cn} }.

Synthèse

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Une équipe de l'Institut unifié de recherches nucléaires (JINR) àDoubna enRussie a publié[11] en janvier 1999 avoir bombardé une cible deplutonium 244 avec des ionscalcium 48, produisant un unique atome identifié comme du289Fl avec unedésintégration α à9,67 MeV en 30 s. Cette observation n'a toutefois pas pu être renouvelée, et on suppose qu'il pourrait s'agir d'unisomère métastable289mFl.

La même équipe a publié[12] en juillet 1999 avoir remplacé la cible deplutonium 244 par duplutonium 242 afin de produire d'autres isotopes et obtenu deux atomes de287Fl avec unedésintégration α à10,29 MeV en 5,5 s. Là encore, l'observation n'a pu être renouvelée, et on l'attribue à un possible isomère métastable287mFl.

La synthèse à présent confirmée des premiers noyaux de flérovium a été réalisée en juin 1999 lorsque la même équipe a repris l'expérience réalisée avec leplutonium 244 : deux atomes de flérovium ont été à nouveau produits, avec unedésintégration α à9,82 MeV en 2,6 s[13]. Cette observation a été attribuée dans un premier temps à du288Fl en raison des observations précédentes, mais une analyse approfondie a permis de l'attribuer de façon certaine à du289Fl[10].

48
20
Ca
+244
94
Pu
292
114
Fl*
289
114
Fl
+ 31
0
n
.

Lapériode radioactive théorique de ladésintégration α des isotopes du flérovium est conforme aux observations[14],[15]. L'isotope298Fl aurait unepériode radioactive théorique de 17 jours[16],[17].

La synthèse du283Cn, publiée en mai 2009[18], est venue confirmer indirectement les résultats obtenus précédemment sur le287Fl (ainsi que sur le291Lv).

Le tableau ci-dessous résume l'état de l'art en matière de production d'isotopes du flérovium :

IonCibleIsotopeStatut de l'expérience
76Ge208Pb284FlÉchec[19]
54Cr232Th286FlRéaction non publiée
50Ti238U288FlRéaction non publiée
48Ca244Pu292FlSuccès
48Ca242Pu290FlSuccès
48Ca239Pu287FlRéaction non publiée
40Ar248Cm288FlRéaction non publiée
36S249Cf285FlRéaction non publiée

Propriétés

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Des expériences assez complexes d'adsorption de287Fl sur de l'or ont été réalisées au printemps 2007 par des équipes du Flerov Laboratory for Nuclear Reactions (FLNR, au sein duJINR àDubna, enRussie) et de l'Institut Paul Scherrer (PSI, dans lecanton d'Argovie, enSuisse), qui ont suggéré un comportement en accord avec celui attendu pour ungaz rare volatil[20] ; ces résultats viennent appuyer des études théoriques indiquant que le flérovium pourrait avoir le comportement d'un gaz rare en raison d'effets relativistes dans son cortège électronique qui en modifieraient la configuration[9].

Îlot de stabilité : isotope 298 du flérovium

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La théorie MM (Microscopic-Macroscopic) décrivant lastructure nucléaire suggère de rechercher l'hypothétique « îlot de stabilité » autour dunucléide298Fl, qui serait « doublement magique » avec 114 protons et 184 neutrons. Cela pousse à créer des isotopes de flérovium plus riches en neutrons que ceux synthétisés jusqu'à présent, qui demeurent très instables et se désintègrent parfission spontanée (produisant une variété deradionucléides),désintégration α,émission de positron oucapture électronique (donnant del'élément 113). La difficulté est alors de trouver la combinaison de l'ion lourd et de la cible qui permettra de synthétiser un noyau comportant exactement 184 neutrons pour 114 protons : il faudrait par exemple utiliser des ionscalcium 50 sur une cibleplutonium 248 pour avoir le compte juste, ce qui n'est pas envisageable compte tenu de l'extrême difficulté à obtenir des quantités suffisantes de50Ca et surtout de248Pu. L'idée alternative serait alors de procéder à la quasi-fusion de noyaux massifs, en misant sur le caractère stabilisateur des couches nucléaires saturées qui tendrait à orienter les réactions nucléaires vers la production de noyauxdoublement sphériques,via par exemple la réaction :

204
80
Hg
+136
54
Xe
298
114
Fl
+40
20
Ca
+ 21
0
n

dans laquelle les nucléides298Fl et40Ca sont « doublement magiques » — du moins si 114 est bien un nombre magique de protons dans un noyau ayant 184 neutrons comme l'affirme la théorie MM.

Notes et références

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  1. a etb(en) Darleane C.Hoffman, Diana M.Lee et ValeriaPershina, « Transactinide Elements and Future Elements »,The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements,‎,p. 1652-1752(ISBN 978-94-007-0210-3,DOI 10.1007/978-94-007-0211-0_14,Bibcode 2011tcot.book.1652H,lire en ligne)
  2. (en) BurkhardFricke, « Superheavy elements a prediction of their chemical and physical properties »,Structure and Bonding,vol. 21,‎,p. 89-144(DOI 10.1007/BFb0116498,lire en ligne)
  3. (en)H. Maiz Hadj Ahmed, A. Zaoui et M. Ferhat, « Revisiting the ground state phase stability of super-heavy element Flerovium »,Cogent Physics,vol. 4,no 1,‎, articleno 1380454(DOI 10.1080/23311940.2017.1380454,Bibcode 2017CogPh...4m8045M,S2CID 125920084,lire en ligneAccès libre).
  4. (en)Andreas Hermann, Jürgen Furthmüller, Heinz W. Gäggeler et Peter Schwerdtfeger, « Spin-orbit effects in structural and electronic properties for the solid state of the group-14 elements from carbon to superheavy element 114 »,Physicar Review B,vol. 82,no 15,‎, articleno 155116(DOI 110.1103/PhysRevB.82.155116,Bibcode 2010PhRvB..82o5116H,lire en ligne)
  5. MarkWinter, « WebElements – Element 114 », The University of Sheffield & WebElements Ltd, UK,(consulté le)
  6. Le nom temporaire« ununquadium » est formé des motslatin qui donnent son numéro chimique, 112.
  7. (en)« IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry – 9 juin 2011 »(Archive.orgWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?)(consulté le) « News: Discovery of the Elements with Atomic Number 114 and 116. »DOI 10.1351/PAC-REP-10-05-01
  8. (en)IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry – 30 mai 2012 « Element 114 is Named Flerovium and Element 116 is Named Livermorium »
  9. a etb(en)Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements : Conférence de Heinz W. Gäggeler, Novembre 2007 — Page consultée le 07/07/2009.
  10. a etb(en) Oganessianet al., « Measurements of cross sections for the fusion-evaporation reactions244Pu(48Ca,xn)292−x114 and245Cm(48Ca,xn)293−x116 » dansPhys. Rev. C, vol. 6, n° 9, 2004, p. 054607.Lien direct consulté le 03/03/2008.
  11. (en) Oganessianet al., « Synthesis of Superheavy Nuclei in the48Ca +244Pu Reaction », dansPhys. Rev. Lett., vol. 83, 1999, p. 3154-3157(4).Lien direct consulté le 3 mars 2008.
  12. (en) Oganessianet al., « Synthesis of nuclei of the superheavy element 114 in reactions induced by48Ca », dansNature, vol. 400, 15/07/1999, p. 242-245(4).Lien direct consulté le 03/03/2008.
  13. (en) Oganessianet al.,Synthesis of superheavy nuclei in the48Ca+244Pu reaction:288114 dansPhys. Rev. C, vol. 62, 2000, p. 041604.Lien direct consulté le 03/03/2008.
  14. (en) P. Roy Chowdhury, C. Samanta, D. N. Basu, « α decay half-lives of new superheavy elements »,Phys. Rev. C,vol. 73,‎,p. 014612(DOI 10.1103/PhysRevC.73.014612,lire en ligne)
  15. (en) C. Samanta, P. Roy Chowdhury, D. N. Basu, « Predictions of alpha decay half lives of heavy and superheavy elements »,Nucl. Phys. A,vol. 789,‎,p. 142–154(DOI 10.1016/j.nuclphysa.2007.04.001,lire en ligne)
  16. (en) P. Roy Chowdhury, C. Samanta, D. N. Basu, « Search for long lived heaviest nuclei beyond the valley of stability »,Phys. Rev. C,vol. 77,‎,p. 044603(DOI 10.1103/PhysRevC.77.044603,lire en ligne)
  17. (en) P. Roy Chowdhury, C. Samanta, D. N. Basu, « Nuclear half-lives for α-radioactivity of elements with 100 ≤ Z ≤ 130 »,At. Data & Nucl. Data Tables,vol. 94,‎,p. 781–806(DOI 10.1016/j.adt.2008.01.003,lire en ligne)
  18. « Discovery of the element with atomic number 112 »(Archive.orgWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?)(consulté le)
  19. Par fusion froide en 2003 auGANIL deCaen, dans leCalvados
  20. (en)Rapport 2008 du FLNR au JINR : « Chimie des éléments 112 et 114 », p. 87, consulté le 08/07/2009.

Voir aussi

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Liens externes

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