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Période 8 du tableau périodique

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Lapériode 8 du tableau périodique est la huitième ligne, oupériode, des versionsétendues dutableau périodique des éléments. Elle contient deséléments chimiques hypothétiques : en, aucun de ces éléments n'avait été observé, bien que diverses tentatives pour les synthétiser aient eu lieu depuis le début duXXIe siècle. Ces éléments sont désignés selon ladénomination systématique de l'IUPAC : les deux premiers d'entre eux, par exemple, s'appellent ainsi respectivementununennium etunbinilium, ce qui correspond aux chiffres 1-1-9 et 1-2-0 de leurnuméro atomique respectif ; dans la littérature, la dénomination systématique n'est jamais employée, et un élément de numéro atomiqueZ est simplement désigné par « élémentZ » — l'ununennium et l'unbinilium sont ainsi toujours appelés « élément 119 » et « élément 120 ».

L'étude des éléments de la période 8 relève davantage de laphysique nucléaire, voire de laphysique des particules, que de lachimie, car il s'agit dans un premier temps de parvenir à les synthétiser et à les détecter. Si on parvenait à en produire des quantités suffisantes pour pouvoir en étudier la chimie, ces éléments présenteraient certainement des comportements différents de ceux des périodes précédentes en raison d'uneconfiguration électronique altérée par des effetsquantiques etrelativistes devenant sensibles à ces niveaux d'énergie, tels que l'électrodynamique quantique, ou encore lecouplage spin-orbite, qui divise les sous-couches périphériques en recomposant la répartition des niveaux d'énergie pour former de nouvelles sous-couches apparentes sans rapport avec la périodicité observée pour les éléments denuméro atomique inférieur.

Liste des éléments de la période 8

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Contrairement à ce qu'il en est pour lespériodes précédentes, on ignore combien d'éléments occupent la8e période dutableau périodique des éléments. S'il est clair que le bloc s ne compte que deux éléments sur cette période comme sur les précédentes, la8e période est en revanche la première à comporter des éléments dubloc g, et leur nombre varie de 18, pour une extrapolation simple de larègle de Klechkowski, à 22, par laméthode de Hartree-Fock.

Éléments du bloc s

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Selon toute vraisemblance, leséléments dubloc s de la8e période devraient pouvoir être observés dans la décennie 2020, la condition nécessaire étant de disposer d'une sensibilité de l'ordre de quelques dizaines defemtobarns, ce qui est hors de portée même des installations les plus pointues disponibles en 2016. Ces éléments seraient les suivants :

Sous-couche 8s  119Uue120Ubn
Configurations électroniques calculées
Élément chimiqueParKlechkowskiPar Fricke & Stoff[1]
119UueUnunennium[Og] 8s1[Og] 8s1
1⁄2
120UbnUnbinilium[Og] 8s2[Og] 8s2
1⁄2

On s'attend à ce que ces éléments présentent des propriétés chimiques proches durubidium et dustrontium sur lapériode 5 car leurorbitale 8s est contractée à la suite d'effetsrelativistes, ce qui les distingue de leurs voisins immédiatsfrancium etradium sur lapériode 7. En raison de cette contraction, lerayon atomique de ces éléments devrait être semblable à celui du francium et du radium. Ils devraient se comporter respectivement comme unmétal alcalin et unmétal alcalino-terreux, donnant respectivement unétat d'oxydation +1 et +2, mais la déstabilisation relativiste de lasous-couche électronique 7p3/2 et l'énergie d'ionisation relativement faible desélectrons de cette sous-couche devraient rendre possibles des états d'oxydation supérieurs, respectivement +3 et +4 par exemple[2].

Éléments du bloc g

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Article détaillé :Superactinide.

La8e période est la première dutableau périodique à posséder deséléments dubloc g. Ils appartiendraient à lafamille dessuperactinides, caractérisée par le remplissage progressif dessous-couches électroniques 5g et 6f ; ils pourraient ainsi avoir des propriétés chimiques rappelant celles desactinides (caractérisés par le remplissage de la sous-couche 5f), mais la proximité des niveaux d'énergie 5g et 6f, ainsi que leur faible écart avec les niveaux 7d et 8p, pourrait conduire à une relative confusion des sous-couches électroniques dans ces atomes, d'où peut-être des comportements chimiques originaux indépendants de leur position dans le tableau périodique[3].

Leur observabilité serait conditionnée à l'existence de l'hypothétiqueîlot de stabilité, prédit par lemodèle en couches dunoyau atomique à travers lesnombres magiques (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 et 184) deprotons et deneutrons assurant une stabilité particulière auxnucléides qui en sont composés. Si cet îlot de stabilité existe réellement, alors certains isotopes des éléments jusqu'à Z ≈ 127 pourraient avoir despériodes radioactives de l'ordre de quelques secondes et pourraient donc être observables[4] ; il est en revanche vraisemblable qu'on ne puisse jamais observer de nucléides pour lesquels Z> 130[3]. La position de l'îlot de stabilité elle-même demeure incertaine car la détermination des nombres magiques dans les atomes superlourds pourrait obéir à des règles différentes de celles théorisées (et relativement bien vérifiées) pour les atomes plus légers[5], de sorte que, même si cet îlot existait, il pourrait être en réalité situé plus « bas » en termes de numéro atomique, rendant du même coup inobservables tous les superactinides.

Enfin, le nombre même des éléments dubloc g de la8e période n'est pas non plus connu avec certitude. Une extrapolation simple de larègle de Klechkowski, dans l'esprit du concept dessuperactinides deGlenn Seaborg, conduit à placer les éléments 121 à 138 dans le bloc g, suivis des éléments 139 à 152 dans le bloc f ; en revanche, laméthode de Hartree-Fock conduit à disposer les éléments 121 à 142 dans le bloc g, suivis des éléments 143 à 156 dans le bloc f, des éléments 157 à 166 dans le bloc d, etc.

Sous-couche 5g  121Ubu122Ubb123Ubt124Ubq125Ubp126Ubh127Ubs128Ubo129Ube130Utn131Utu132Utb133Utt134Utq135Utp136Uth137Uts138Uto139Ute140Uqn141Uqu142Uqb
Configurations électroniques calculées des éléments du bloc g
Élément chimiqueParKlechkowskiPar Fricke & Stoff[1]Par Umemoto et Saito[6]
121UbuUnbiunium[Og] 8s2 5g1[Og] 8s2
1⁄2 8p1
1⁄2		[Og] 8s2 8p1
122UbbUnbibium[Og] 8s2 5g2[Og] 8s2
1⁄2 7d1
3⁄2 8p1
1⁄2		[Og] 8s2 8p2
123UbtUnbitrium[Og] 8s2 5g3[Og] 8s2
1⁄2 6f1
5⁄2 7d1
3⁄2 8p1
1⁄2		[Og] 8s2 6f1 7d1 8p1
124UbqUnbiquadium[Og] 8s2 5g4[Og] 8s2
1⁄2 6f3
5⁄2 8p1
1⁄2		[Og] 8s2 6f2 8p2
125UbpUnbipentium[Og] 8s2 5g5[Og] 8s2
1⁄2 5g1
7⁄2 6f3
5⁄2 8p1
1⁄2		[Og] 8s2 6f4 8p1
126UbhUnbihexium[Og] 8s2 5g6[Og] 8s2
1⁄2 5g2
7⁄2 6f2
5⁄2 7d1 8p1
1⁄2		[Og] 8s2 5g1 6f4 8p1
127UbsUnbiseptium[Og] 8s2 5g7[Og] 8s2
1⁄2 5g3
7⁄2 6f2
5⁄2 8p2
1⁄2		[Og] 8s2 5g2 6f3 8p2
128UboUnbioctium[Og] 8s2 5g8[Og] 8s2
1⁄2 5g4
7⁄2 6f2
5⁄2 8p2
1⁄2		[Og] 8s2 5g3 6f3 8p2
129UbeUnbiennium[Og] 8s2 5g9[Og] 8s2
1⁄2 5g5
7⁄2 6f2
5⁄2 8p2
1⁄2		[Og] 8s2 5g4 6f3 8p2
130UtnUntrinilium[Og] 8s2 5g10[Og] 8s2
1⁄2 5g6
7⁄2 6f2
5⁄2 8p2
1⁄2		[Og] 8s2 5g5 6f3 8p2
131UtuUntriunium[Og] 8s2 5g11[Og] 8s2
1⁄2 5g7
7⁄2 6f2
5⁄2 8p2
1⁄2		[Og] 8s2 5g6 6f3 8p2
132UtbUntribium[Og] 8s2 5g12[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 6f2
5⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
133UttUntritrium[Og] 8s2 5g13[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 6f3
5⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
134UtqUntriquadium[Og] 8s2 5g14[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 6f4
5⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
135UtpUntripentium[Og] 8s2 5g15[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g1
9⁄2 6f4
5⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
136UthUntrihexium[Og] 8s2 5g16[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g2
9⁄2 6f4
5⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
137UtsUntriseptium[Og] 8s2 5g17[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g3
9⁄2 6f3
5⁄2 7d1
3⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
138UtoUntrioctium[Og] 8s2 5g18[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g4
9⁄2 6f3
5⁄2 7d1
3⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
139UteUntriennium[Og] 8s2 5g18 6f1[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g5
9⁄2 6f2
5⁄2 7d2
3⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
140UqnUnquadnilium[Og] 8s2 5g18 6f2[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g6
9⁄2 6f3
5⁄2 7d1
3⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
141UquUnquadunium[Og] 8s2 5g18 6f3[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g7
9⁄2 6f2
5⁄2 7d2
3⁄2 8p2
1⁄2		n.d.
142UqbUnquadbium[Og] 8s2 5g18 6f4[Og] 8s2
1⁄2 5g8
7⁄2 5g8
9⁄2 6f2
5⁄2 7d2
3⁄2 8p2
1⁄2		n.d.

Éléments des bloc f, d et p

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Relevant vraisemblablement davantage de l'extrapolation mathématique qu'autre chose, les éléments du bloc f de la8e période compléteraient la liste dessuperactinides. Situés sous lesactinides dans letableau périodique, ces éléments, s'ils pouvaient être observés, présenteraient peut-être des propriétés chimiques semblables, bien que l'effet des électrons de la sous-couche 5g, située à un niveau d'énergie à peine inférieur à la sous-couche 6f, soit difficilement prévisible ; les effetsquantiques et relativistes dans le cortège électronique des éléments du bloc f de la huitième période seraient probablement encore plus sensibles que ceux attendus pour les éléments dubloc g, puisque leurnuméro atomique est encore plus élevé.

Si les éléments des blocs d et p de la8e période pouvaient être étudiés du point de vue chimique, il est vraisemblable que les effetsquantiques et relativistes au sein de leur cortège électronique seraient tels qu'ils échapperaient à toute classification existante, à l'image de l'oganesson qui, bien qu'il appartienne, sur la7e période, à la colonne desgaz rares, n'en semble pas moins chimiquement déjà assez éloigné.

Notes et références

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  1. ↑a etb(en)Burkhard Fricke et Gerhard Soff, « Dirac-Fock-Slater calculations for the elements Z = 100, fermium, to Z = 173 »,Atomic Data and Nuclear Data Tables,vol. 19,no 1,‎,p. 83-95(DOI 10.1016/0092-640X(77)90010-9,Bibcode 1977ADNDT..19...83F,lire en ligne)
  2. ↑(en)B. Fricke, W. Greiner et J. T. Waber, « The continuation of the periodic table up to Z = 172. The chemistry of superheavy elements »,Theoretica chimica acta,vol. 21,no 3,‎,p. 235-260(DOI 10.1007/BF01172015,lire en ligne)
  3. ↑a etbEncyclopaedia Britannica : article « Transuranium Element », dont la section « Superactinoid Series » évoque l'impossibilité de prévoir les propriétés chimiques des superactinides en raison de la confusion des niveaux d'énergie des sous-couches 5g et 6f, ainsi que 7d et 8p ; la brève section « End of Periodic Table » en fin d'article situe entre 170 et 210 le nombre limite de protons pouvant être contenus dans un même noyau.
  4. ↑Les noyaux dits « doublement magiques » — avec un nombre magique de protons et un nombre magique de neutrons — sont à cet égard considérés comme les plus prometteurs, à commencer par le nucléide310126.
  5. ↑(en) Robert V. F. Janssens, « Nuclear physics: Elusive magic numbers »,Nature,vol. 435,no 7044,‎,p. 897-898(2)(PMID 15959502,DOI 10.1038/435897a,Bibcode 2005Natur.435..897J,lire en ligne, consulté le)
  6. ↑(en)Koichiro Umemoto et Susumu Saito, « Electronic Configurations of Superheavy Elements »,Journal of the Physical Society of Japan,vol. 65,no 10,‎,p. 3175-3179(DOI 10.1143/JPSJ.65.3175,Bibcode 1996JPSJ...65.3175U,lire en ligne)

Articles connexes

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 12               3456789101112131415161718
1  H   He
2  Li Be  B C N O F Ne
3  Na Mg  Al Si P S Cl Ar
4  K Ca  Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr  Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120*  
 * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 


Métaux alcalinsMétaux alcalino-terreuxLanthanidesMétaux de transitionMétaux pauvresMétalloïdesNon-métauxHalogènesGaz noblesÉléments non classés
Actinides
Superactinides
v ·m
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