Lemendélévium est l'élément chimique denuméro atomique 101, desymbole Md (anciennement Mv jusqu'en 1957[4]). Il ne possède aucunisotope stable : l'isotope le plus stable,258Md, a une demi-vie de 55 jours. Cetélément n'a aucune applicationbiologique et comporterait bien entendu un risqueradiologique s'il était produit en grande quantité.
Pour vérifier si la production de mendélévium était possible, le groupe a calculé que le nombre d'atomes produits devrait approximativement être égal au produit du nombre d'atomes de la cible, de lasection efficace de la cible, de l'intensité du faisceau d'ions et de la durée de bombardement ; ce dernier facteur étant lié à la période radioactive du produit. En considérant les différents paramètres, environ un atome devrait être produit par expérience. Ainsi, avec des conditions optimales, la synthèse de seulement un atome de l'élément 101 par expérience était attendue. Ce calcul montra que la synthèse du mendélévium était réalisable, lançant les expériences[7]. La cible d'einsteinium 253, pouvait être produit facilement par irradiation deplutonium : une année d'irradiation devait donner un milliard d'atomes et sa période radioactive de trois semaines impliquait que les expériences de synthèse pouvaient être conduites une semaine après la séparation et la purification de l'einsteinium produit pour en faire une cible. Cependant, il était nécessaire d'améliorer le cyclotron pour obtenir l'intensité suffisante de l'ordre de 1014 particules alpha par seconde[8].
Choppin suggéra d'utiliser l'acide α-hydroxyisobutyrique pour séparer les atomes de mendélévium de ceux des actinides plus légers également produits lors de la synthèse[8]. La méthode de synthèse elle-même a fait appel à une technique utilisant le recul des atomes de mendélévium produits, introduite par Albert Ghiorso. Pour cette technique, l'einsteinium est placé du côté opposé de la partie de la cible qui fait face au faisceau de particules alpha, permettant le recul des atomes de mendélévium qui devaient posséder suffisamment dequantité de mouvement pour quitter la cible et être retenus sur une feuille d'or. Cette technique donne un très bon rendement, rendu nécessaire par la faible quantité d'einsteinium de la cible[7]. La cible se compose ainsi d'environ 109 atomes d'253Es déposés parélectroplacage sur une fine feuille d'or. Elle a été bombardée par des particules alpha de 41 MeV au cyclotron de Berkeley avec une forte intensité de 6×1013 particules par seconde sur une surface de 0,05 cm2. La cible était refroidie par de l'eau ou de l'hélium liquide et la feuille pouvait être remplacée[7],[10].
Les premières expériences ont été menées en. Aucunedésintégration alpha d'un atome de mendélévium n'a été observée. En conséquence, Ghiorso suggéra que le mendélévium produit s'est entièrement désintégré parcapture électronique enfermium et que la synthèse devrait être répétée en cherchant cette fois-ci des événements defission spontanée[8]. La synthèse est relancée en[8].
Le jour de la découverte, le, l'irradiation alpha de la cible d'einsteinium s'étala sur trois sessions de trois heures. Le cyclotron était placé sur le campus de l'Université de Californie, éloigné duRadiation Laboratory. Face à cette situation, une procédure complexe a été mise en place. Ghiorso préleva les feuilles du dispositif récépteur (il y avait trois cibles et trois dispositifs récepteurs) du cyclotron et les confia à Harvey ; ce dernier utilisa de l'eau régale pour les dissoudre et les faire passer à travers une colonne de résineéchangeuse d'anions pour séparer leséléments transuraniens de l'or et d'autres produits[8],[11]. Les gouttes de solution résultantes introduites dans untube à essais, Choppin et Ghiorso se dirigèrent aussi vite que possible auRadiation Laboratory. Une fois arrivés, Thompson et Choppin utilisèrent une colonne de résine échangeuse de cations et l'acide α-hydroxyisobutyrique. Les gouttes de solutions furent collectées sur des disques deplatine et séchées sous des lampes chauffantes. Les trois disques sont supposés contenir respectivement du fermium, aucun nouvel élément et du mendélévium. Finalement, ces disques furent placés au sein d'un dispositif permettant l'enregistrement des événements de fission spontanée, révélant le nombre et le temps des désintégrations. Ainsi la détection n'était pas directe mais se basait sur l'observation d'événements de fission spontanée survenant chez l'isotope fils du mendélévium par capture électronique,256Fm. Cinq événements de ce type ont été identifiés, quatre suffisant à prouver l'identification chimique de l'élément 101[8]. Des analyses additionnelles et des expérimentations plus poussées montrèrent que l'isotope du mendélévium produit avait unnombre de masse de 256 et se désintégrait par capture électronique en fermium 256 avec une période radioactive d'environ 1,5 h[9].
L'élément a été nommé d'après Dmitri Mendeleïev (photographie).
Les découvreurs ont décidé de nommer l'élément 101« mendélévium » d'après lechimiste russeDmitri Mendeleïev, pour sa contribution à la construction dutableau périodique. Cette découverte s'inscrivant dans un contexte deguerre froide, Seaborg dut convaincre le gouvernement desÉtats-Unis pour que le nom proposé de l'élément 101 soit issu d'un chimiste russe[8]. Le nom« mendélévium » a été accepté par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) en 1955 avec le symbole« Mv »[12], qui a été changé en« Md » à l'assemblée générale suivante de l'UICPA (Paris, 1957)[13].
Les isotopes légers du mendélévium (245Md à247Md) sont principalement produits par bombardement de cibles de209Bi avec40Ar, tandis que des isotopes légèrement plus lourds (248Md à253Md) sont produits par bombardement de cibles deplutonium (239Pu et240Pu) ou d'américium (241Am et243Am) par ducarbone (12C et13C) ou de l'azote (14N et15N). Les isotopes254Md à258Md sont produits par bombardement desisotopes de l'einsteinium253Es,254Es et255Es avec des particules alpha.259Md est synthétisé en tant queproduit de désintégration de259No et260Md peut être produit par bombardement d'254Es avec18O[14].
Bien que n'ayant pas la plus grande période radioactive parmi les isotopes du mendélévium,256Md est l'isotope le plus communément utilisé pour des expériences chimiques par sa facilité de production : plus d'un million d'atomes par heure de cet isotope peuvent être produits par bombardement d'253Es par desparticules alpha[14].
Le recul des atomes de mendélévium 256 peut être utilisé pour les éloigner de la cible d'einsteinium à partir de laquelle ils sont produits et les déposer sur une fine feuille de métal (notamment debéryllium, d'aluminium, deplatine ou d'or) située juste derrière la cible[14]. Cette technique élimine la nécessité d'une séparation chimique à partir de la cible, permettant la réutilisation de la cible d'einsteinium[14]. Le mendélévium peut ensuite être séparé de la feuille et desproduits de fission par dissolution de la feuille par de l'acide puis parcoprécipitation du mendélévium avec lefluorure de lanthane et ensuite en utilisant une colonne de résine échangeuse de cations avec unesolution aqueuse à 10% d'éthanol saturée enacide chlorhydrique, jouant le rôle d'unéluant. Cependant, si la feuille est faite d'or et suffisamment fine, il est plus simple de dissoudre l'or dans de l'eau régale avant séparation des actinides trivalents de l'or parchromatographie à échange d'anions, l'éluant étant l'acide chlorhydrique[14].
Les atomes de mendélévium produits peuvent être également directement ralentis dans un gaz (généralement de l'hélium) pompé vers l'extérieur de la chambre de réaction et ainsi être transportés (de longues distances requièrent unaérosol dechlorure de potassium dans le gaz de transport) à travers untube capillaire pour ensuite être analysés[14],[11].
Les principales données sur la chimie du mendélévium concernent l'élément en solution, où il peut prendre lesdegrés d'oxydation +3 ou +2. Le degré d'oxydation +1 a également été signalé, sans confirmation[17].
Avant la découverte du mendélévium,Seaborg et Katz ont prédit la prédominance de l'élément à l'état trivalent ensolution aqueuse et qu'il devrait ainsi posséder des propriétés similaires aux autres lanthanides et actinides trivalents. Après la synthèse de l'élément en 1955, ces prédiction sont confirmées, dans un premier temps par l'observation de sonélution juste après le fermium dans la procédure d'extraction des actinides trivalents lors de sa découverte, puis en 1967 lors de la coprécipitation de l'hydroxyde et dufluorure de mendélévium avec des sels de lanthanides trivalents[17].
Dans des conditions réductrices, le mendélévium(III) peut facilement être réduit en mendélévium(II), qui est stable en solution aqueuse[17]. Lepotentiel standard de réduction du coupleE°(Md3+→Md2+) a été estimé en 1967 à −0,10 V ou −0,20 V[17]. En 2013, cette valeur a été mesurée à −0,16 ± 0,05 V[18]. Pour comparaison,E°(Md3+→Md0) devrait être égal à environ −1,74 V etE°(Md2+→Md0) à environ −2,5 V[17].
En 1973, des scientifiques russes ont annoncé la synthèse de mendélévium(I), par réduction de plus hauts degrés d'oxydation de l'élément par lesamarium(II). Il a été identifié stable en solution neutre dans un mélange d'eau et d'éthanol et homologue aucésium(I). Cependant, des expérimentations suivantes n'ont pas permis l'identification du mendélévium(I) et montré que le mendélévium réduit se comporte comme les éléments divalents et non comme lesmétaux alcalins monovalent[17]. L'équipe russe a néanmoins mené des études approfondies sur la co-cristallisation du mendélévium avec des chlorures de métaux alcalins et conclut que le mendélévium(I) est alors formé et peut former des cristaux mixtes avec des éléments divalents, co-cristallisant ainsi avec eux. Ainsi, le statut du degré d'oxydation +1 n'est pas clairement défini[17].
