« Mendélévium » : différence entre les versions

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[[Image:Berkeley 60-inch cyclotron.gif|vignette|Le cyclotron de 60 pouces au [[Laboratoire national Lawrence-Berkeley]], [[Berkeley (ville)|Berkeley]], en août 1939|alt=Photographie en noir et blanc d'un cyclotron au Laboratoire national Lawrence-Berkeley.]]
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Le mendélévium a été le neuvième [[élément transuranien]] à être synthétisé. Il a d'abord été [[Découverte des éléments chimiques|synthétisé]] par [[Albert Ghiorso]], {{Lien|fr=Bernard G. Harvey|lang=de|trad=Bernard G. Harvey|texte=Bernard G. Harvey}}, {{Lien|fr=Gregory R.Choppin|lang=en|trad=Gregory Robert Choppin|texte=Gregory R.Choppin}}, {{Lien|fr=Stanley G. Thompson|lang=en|trad=Stanley Gerald Thompson|texte=Stanley G. Thompson}} et [[Glenn Theodore Seaborg|Glenn T. Seaborg]] en [[1955]] à l'[[université de Californie]], à [[Berkeley (ville)|Berkeley]]. Les chercheurs ont produit l'[[isotope]] <sup>256</sup>Md ([[période radioactive]] d'environ 77 minutes<ref>{{Article|prénom1=G.|nom1=Audi|prénom2=O.|nom2=Bersillon|prénom3=J.|nom3=Blachot|prénom4=A. H.|nom4=Wapstra|titre=The Nubase evaluation of nuclear and decay properties|périodique=Nuclear Physics A|série=The 2003 NUBASE and Atomic Mass Evaluations|volume=729|numéro=1|date=2003-12-22|doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001|lire en ligne=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375947403018074|consulté le=2016-12-22|pages=3–128|langue=en}}.</ref>) par bombardement d'une cible d'<sup>253</sup>[[einsteinium|Es]] par des [[particule alpha|particules alpha]] ([[hélium 4|<sup>4</sup>He]]<sup>2+</sup>) dans le [[cyclotron]] de 60 pouce du [[Laboratoire national Lawrence-Berkeley|{{langue|en|texte=Berkeley Radiation Laboratory}}]]. <sup>256</sup>Md devient ainsi le premier isotope de tous les éléments à être synthétisés un atome à la fois. Au total, 70 atomes de mendélévium ont été produits<ref name=discovery>{{cite journal|doi=10.1103/PhysRev.98.1518|url=https://books.google.com/books?id=e53sNAOXrdMC&pg=PA101|title=New Element Mendelevium, Atomic Number 101|date=1955|last1=Ghiorso|first1=A.|last2=Harvey|first2=B.|last3=Choppin|first3=G.|last4=Thompson|first4=S.|last5=Seaborg|first5=G.|journal=Physical Review|volume=98|pages=1518–1519|bibcode = 1955PhRv...98.1518G|isbn=9789810214401|issue=5 }}.</ref>. Cette découverte s'inscrit dans un programme, commencé en 1952, d'irradiation du [[plutonium]] avec des [[neutron]]s pour le transformer en [[actinide]]s plus lourds<ref name="Choppin">{{cite journal|first = Gregory R.|last = Choppin|date = 2003 |title = Mendelevium|journal = Chemical and Engineering News|url = http://pubs.acs.org/cen/80th/mendelevium.html|volume = 81|issue = 36}}.</ref>. Cette méthode était essentielle étant donné que la [[capture neutronique]], utilisée précédemment pour la synthèse de transuraniens, est inefficace à cause de l'absence de [[désintégration bêta|désintégrations bêta]] parmi les [[isotopes du fermium]] qui devraient donner le prochain élément, le mendélévium, et aussi à cause de la courte période radioactive de <sup>258</sup>[[fermium|Fm]] qui constitue ainsi un obstacle au succès de la capture neutronique<ref name=NUBASE>{{article | title = The N<small>UBASE</small> evaluation of nuclear and decay properties | doi = 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 | last1 = Audi | first1 = G. | last2 = Bersillon | first2 = O. | last3 = Blachot | first3 = J. | last4 = Wapstra | first4 = A. H. | journal = Nucl. Phys. A | volume = 729 | pages = 3–128 | year = 2003 | url = http://amdc.in2p3.fr/nubase/Nubase2003.pdf | bibcode=2003NuPhA.729....3A}}.</ref>.
Le mendélévium a été le neuvième [[élément transuranien]] à être synthétisé. Il a d'abord été [[Découverte des éléments chimiques|synthétisé]] par [[Albert Ghiorso]], {{Lien|fr=Bernard G. Harvey|lang=de|trad=Bernard G. Harvey|texte=Bernard G. Harvey}}, {{Lien|fr=Gregory R.Choppin|lang=en|trad=Gregory Robert Choppin|texte=Gregory R.Choppin}}, {{Lien|fr=Stanley G. Thompson|lang=en|trad=Stanley Gerald Thompson|texte=Stanley G. Thompson}} et [[Glenn Theodore Seaborg|Glenn T. Seaborg]] en [[1955]] à l'[[université de Californie]], à [[Berkeley (ville)|Berkeley]]. Les chercheurs ont produit l'[[isotope]] <sup>256</sup>Md ([[période radioactive]] d'environ 77 minutes<ref>{{Article|prénom1=G.|nom1=Audi|prénom2=O.|nom2=Bersillon|prénom3=J.|nom3=Blachot|prénom4=A. H.|nom4=Wapstra|titre=The Nubase evaluation of nuclear and decay properties|périodique=Nuclear Physics A|série=The 2003 NUBASE and Atomic Mass Evaluations|volume=729|numéro=1|date=2003-12-22|doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001|lire en ligne=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375947403018074|consulté le=2016-12-22|pages=3–128|langue=en}}.</ref>) par bombardement d'une cible d'<sup>253</sup>[[einsteinium|Es]] par des [[particule alpha|particules alpha]] ([[hélium 4|<sup>4</sup>He]]<sup>2+</sup>) dans le [[cyclotron]] de 60 pouce du [[Laboratoire national Lawrence-Berkeley|{{langue|en|texte=Berkeley Radiation Laboratory}}]]. <sup>256</sup>Md devient ainsi le premier isotope de tous les éléments à être synthétisés un atome à la fois. Au total, 70 atomes de mendélévium ont été produits<ref name=discovery>{{article|langue=en|doi=10.1103/PhysRev.98.1518|url=https://books.google.com/books?id=e53sNAOXrdMC&pg=PA101|titre=New Element Mendelevium, Atomic Number 101|date=1955|nom1=Ghiorso|prénom1=A.|nom2=Harvey|prénom2=B.|nom3=Choppin|prénom3=G.|nom4=Thompson|prénom4=S.|nom5=Seaborg|prénom5=G.|journal=Physical Review|volume=98|pages=1518–1519|bibcode = 1955PhRv...98.1518G|isbn=9789810214401|numéro=5 }}.</ref>. Cette découverte s'inscrit dans un programme, commencé en 1952, d'irradiation du [[plutonium]] avec des [[neutron]]s pour le transformer en [[actinide]]s plus lourds<ref name="Choppin">{{article|langue=en|prénom = Gregory R.|nom = Choppin|date = 2003 |titre = Mendelevium|journal = Chemical and Engineering News|url = http://pubs.acs.org/cen/80th/mendelevium.html|volume = 81|numéro = 36}}.</ref>. Cette méthode était essentielle étant donné que la [[capture neutronique]], utilisée précédemment pour la synthèse de transuraniens, est inefficace à cause de l'absence de [[désintégration bêta|désintégrations bêta]] parmi les [[isotopes du fermium]] qui devraient donner le prochain élément, le mendélévium, et aussi à cause de la courte période radioactive de <sup>258</sup>[[fermium|Fm]] qui constitue ainsi un obstacle au succès de la capture neutronique<ref name=NUBASE>{{article | titre = The N<small>UBASE</small> evaluation of nuclear and decay properties | doi = 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 | nom1 = Audi | prénom1 = G. | nom2 = Bersillon | prénom2 = O. | nom3 = Blachot | prénom3 = J. | nom4 = Wapstra | prénom4 = A. H. | journal = Nucl. Phys. A | volume = 729 | pages = 3–128 | année = 2003 | url = http://amdc.in2p3.fr/nubase/Nubase2003.pdf | bibcode=2003NuPhA.729....3A}}.</ref>.


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 la [[section 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<ref name=discovery/>. La cible d'einsteinium 253, pouvait être produit facilement par irradiation de [[plutonium]] : 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 10<sup>14</sup> particules alpha par seconde<ref name=Choppin/>.
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 la [[section 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<ref name=discovery/>. La cible d'einsteinium 253, pouvait être produit facilement par irradiation de [[plutonium]] : 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 10<sup>14</sup> particules alpha par seconde<ref name=Choppin/>.


Choppin suggéra d'utiliser l'[[acide α-hydroxyisobutyrique]] pour séparer les atomes de mendélévium de ceux des actinides plus légers<ref name=Choppin/>. Finalement, la méthode de synthèse utilisée 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 de [[quantité 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<ref name=discovery/>. La cible se compose ainsi d'environ 10<sup>9</sup> atomes d'<sup>253</sup>Es déposés par [[galvanoplastie|électroplacage]] sur une fine feuille d'or. Elle a été bombardée par des particules alpha de 41&nbsp;[[MeV]] au cyclotron de Berkeley avec une forte intensité de 6×10<sup>13</sup> particules par seconde sur une surface de 0,05&nbsp;cm<sup>2</sup>. La cible était refroidie par de l'[[eau]] ou de l'[[hélium liquide]] et la feuille pouvait être remplacée<ref name=discovery/>{{,}}<ref name=book1>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=4KcVj3xqsrAC&pg=PA40|pages=40–42|title=On beyond uranium: journey to the end of the periodic table|author=Hofmann, Sigurd|publisher=CRC Press|isbn=0-415-28496-1|date=2002}}.</ref>.
Choppin suggéra d'utiliser l'[[acide α-hydroxyisobutyrique]] pour séparer les atomes de mendélévium de ceux des actinides plus légers<ref name=Choppin/>. Finalement, la méthode de synthèse utilisée 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 de [[quantité 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<ref name=discovery/>. La cible se compose ainsi d'environ 10<sup>9</sup> atomes d'<sup>253</sup>Es déposés par [[galvanoplastie|électroplacage]] sur une fine feuille d'or. Elle a été bombardée par des particules alpha de 41&nbsp;[[MeV]] au cyclotron de Berkeley avec une forte intensité de 6×10<sup>13</sup> particules par seconde sur une surface de 0,05&nbsp;cm<sup>2</sup>. La cible était refroidie par de l'[[eau]] ou de l'[[hélium liquide]] et la feuille pouvait être remplacée<ref name=discovery/>{{,}}<ref name=book1>{{ouvrage|langue=en|url=https://books.google.com/books?id=4KcVj3xqsrAC&pg=PA40|pages=40–42|titre=On beyond uranium: journey to the end of the periodic table|auteur=Hofmann, Sigurd|éditeur=CRC Press|isbn=0-415-28496-1|date=2002}}.</ref>.


== Synthèse ==
== Synthèse ==

Version du 22 décembre 2016 à 14:37

Mendélévium
Fermium ← Mendélévium → Nobélium
Tm
  Structure cristalline cubique
 
101		 Md
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
↑
Md
↓
?
Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole Md
Nom Mendélévium
Numéro atomique 101
Groupe –
Période 7e période
Bloc Bloc f
Famille d'éléments Actinide
Configuration électronique [Rn] 5f13 7s2
 
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 32, 31, 8, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 258 u
État d’oxydation 2, 3
Électronégativité (Pauling) 1,3
Énergies d’ionisation[1]
1re : 6,58 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
257Md{syn.}5,52 hCE
α
FS		257Fm
253Es
PF
258Md{syn.}51,5 jα
β−
β+		254Es
258No
258Fm
259Md{syn.}1,60 hFS
α		PF
255Es
260Md{syn.}27,8 jFS
α
CE
β−		PF
256Es
260Fm
260No
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire Solide
Système cristallin Cubique à faces centrées[3] (prédiction)
Point de fusion 827 °C[2]
Divers
No CAS 7440-11-1
Précautions
Élément radioactif
Radioélément à activité notable
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
modifier Consultez la documentation du modèle

Le mendélévium est l'élément chimique de numéro atomique 101, de symbole Md. Il ne possède aucun isotope stable : l'isotope le plus stable, 258Md, a une demi-vie de 55 jours. Cet élément n'a aucune application biologique et comporterait bien entendu un risque radiologique s'il était produit en grande quantité.

Le mendélévium a été identifié par Albert Ghiorso, Bernard G. Harvey (de), Gregory R.Choppin (en), Stanley G. Thompson (en) et Glenn T. Seaborg en 1955. Cet élément hautement radioactif se forme par bombardement de l'einsteinium par des noyaux d'hélium 4.

Le mendélévium a été dénommé en l'honneur de Dmitri Mendeleïev, père du tableau périodique.

Découverte

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Photographie en noir et blanc d'un cyclotron au Laboratoire national Lawrence-Berkeley.
Le cyclotron de 60 pouces au Laboratoire national Lawrence-Berkeley, Berkeley, en août 1939

Le mendélévium a été le neuvième élément transuranien à être synthétisé. Il a d'abord été synthétisé par Albert Ghiorso, Bernard G. Harvey (de), Gregory R.Choppin (en), Stanley G. Thompson (en) et Glenn T. Seaborg en 1955 à l'université de Californie, à Berkeley. Les chercheurs ont produit l'isotope 256Md (période radioactive d'environ 77 minutes[4]) par bombardement d'une cible d'253Es par des particules alpha (4He2+) dans le cyclotron de 60 pouce du Berkeley Radiation Laboratory. 256Md devient ainsi le premier isotope de tous les éléments à être synthétisés un atome à la fois. Au total, 70 atomes de mendélévium ont été produits[5]. Cette découverte s'inscrit dans un programme, commencé en 1952, d'irradiation du plutonium avec des neutrons pour le transformer en actinides plus lourds[6]. Cette méthode était essentielle étant donné que la capture neutronique, utilisée précédemment pour la synthèse de transuraniens, est inefficace à cause de l'absence de désintégrations bêta parmi les isotopes du fermium qui devraient donner le prochain élément, le mendélévium, et aussi à cause de la courte période radioactive de 258Fm qui constitue ainsi un obstacle au succès de la capture neutronique[7].

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 la section 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[5]. La cible d'einsteinium 253, pouvait être produit facilement par irradiation de plutonium : 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[6].

Choppin suggéra d'utiliser l'acide α-hydroxyisobutyrique pour séparer les atomes de mendélévium de ceux des actinides plus légers[6]. Finalement, la méthode de synthèse utilisée 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 de quantité 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[5]. La cible se compose ainsi d'environ 109 atomes d'253Es déposés par électroplacage 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[5],[8].

Synthèse

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Plus d'un million d'atomes par heure de 256Md peuvent être produits par bombardement de 253Es par des particules alpha[9].

Isotopes

Article détaillé : Isotopes du mendélévium.

Seize radioisotopes du mendélévium ont été caractérisés, de 245Md à 260Md, ainsi que cinq isomères nucléaires.

Notes et références

  1. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e éd., p. 10-203
  2. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  3. ↑ (en) Jean-Marc Fournier, « Bonding and the electronic structure of the actinide metals », Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 37, no 2,‎ , p. 235-244 (DOI 10.1016/0022-3697(76)90167-0, Bibcode 1976JPCS...37..235F, lire en ligne)
  4. ↑ (en) G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot et A. H. Wapstra, « The Nubase evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, the 2003 NUBASE and Atomic Mass Evaluations, vol. 729, no 1,‎ , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, lire en ligne, consulté le ).
  5. ↑ a b c et d (en) A. Ghiorso, B. Harvey, G. Choppin, S. Thompson et G. Seaborg, « New Element Mendelevium, Atomic Number 101 », Physical Review, vol. 98, no 5,‎ , p. 1518–1519 (ISBN 9789810214401, DOI 10.1103/PhysRev.98.1518, Bibcode 1955PhRv...98.1518G, lire en ligne).
  6. ↑ a b et c (en) Gregory R. Choppin, « Mendelevium », Chemical and Engineering News, vol. 81, no 36,‎ (lire en ligne).
  7. ↑ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot et A. H. Wapstra, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, vol. 729,‎ , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne).
  8. ↑ (en) Hofmann, Sigurd, On beyond uranium: journey to the end of the periodic table, CRC Press, , 40–42 p. (ISBN 0-415-28496-1, lire en ligne).
  9. ↑ (en) Robert J. Silva, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, 1630-1631 p. (ISBN 9781402035555, lire en ligne [PDF]), chap. 13 (« Fermium, Mendelevium, Nobelium, and Lawrencium »).

Voir aussi

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