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Unbiquadium

L'unbiquadium (symbole Ubq) est la dénomination systématique attribuée par l'UICPA à l'élément chimique hypothétique de numéro atomique 124. Dans la littérature scientifique, il est généralement appelé élément 124.

Cet élément de la 8e période du tableau périodique appartiendrait à la famille des superactinides, et ferait partie des éléments du bloc g. Sa configuration électronique serait, par application la rÚgle de Klechkowski, [Og] 8s2 5g4, mais a été calculée, en prenant en compte les corrections induites par la chromodynamique quantique et la distribution relativiste de Breit-Wigner (en)[4], comme étant [Og] 8s2 8p2 6f2 ; d'autres résultats ont été obtenus par des méthodes un peu différentes, par exemple [Og] 8s2 8p1 6f3 par la méthode Dirac-Fock-Slater[2], de sorte que cet élément n'aurait pas d'électron dans la sous-couche 5g.

Stabilité des nucléides de cette taille

Aucun superactinide n'a jamais été observé, et on ignore si l'existence d'un atome aussi lourd est physiquement possible.

Le modĂšle en couches du noyau atomique prĂ©voit l'existence de nombres magiques[5] par type de nuclĂ©ons en raison de la stratification des neutrons et des protons en niveaux d'Ă©nergie quantiques dans le noyau postulĂ©e par ce modĂšle, Ă  l'instar de ce qui se passe pour les Ă©lectrons au niveau de l'atome ; l'un de ces nombres magiques est 126, observĂ© pour les neutrons mais pas encore pour les protons, tandis que le nombre magique suivant, 184, n'a jamais Ă©tĂ© observĂ© : on s'attend Ă  ce que les nuclĂ©ides ayant environ 126 protons (unbihexium) et 184 neutrons soient sensiblement plus stables que les nuclĂ©ides voisins, avec peut-ĂȘtre des pĂ©riodes radioactives supĂ©rieures Ă  la seconde, ce qui constituerait un « Ăźlot de stabilitĂ© ».

La difficulté est que, pour les atomes superlourds, la détermination des nombres magiques semble plus délicate que pour les atomes légers[6], de sorte que, selon les modÚles, le nombre magique suivant serait à rechercher pour Z compris entre 114 et 126.

Recherche des isotopes les plus stables de l'élément 124

Étant proche de l'Ăźlot de stabilitĂ©, l'Ă©lĂ©ment 124 pourrait avoir des isotopes particuliĂšrement stables pour un Ă©lĂ©ment superlourd, avec des pĂ©riodes radioactives se chiffrant peut-ĂȘtre en secondes, l'isotope le plus stable Ă©tant Ă  cet Ă©gard 330124, avec 124 protons et 206 neutrons.

L'Ă©lĂ©ment 124 fait partie des Ă©lĂ©ments qu'il pourrait ĂȘtre possible de produire — mais pas forcĂ©ment de dĂ©tecter — avec les techniques actuelles, dans l'Ăźlot de stabilitĂ© ; la stabilitĂ© particuliĂšre de ces isotopes serait due Ă  un effet quantique de couplage des mĂ©sons ω[7], l'un des neuf mĂ©sons dits « sans saveur ».

Une communication du CNRS a fait état en 2008 de l'observation de noyaux d'élément 124 au GANIL[8] à Caen, en France. Cette équipe a bombardé une cible de germanium naturel avec des ions d'uranium 238 :

238
92
U
+ naturel
32
Ge
→ 308, 310, 311, 312, 314
124
Ubq*
→ fission.

Ce rĂ©sultat rendait compte de l'observation de fission de noyaux composĂ©s avec une pĂ©riode supĂ©rieure Ă  10–18 s, suggĂ©rant un fort effet de stabilisation pour Z = 124, ce qui positionnait le nombre magique suivant Ă  Z > 120 et non Ă  Z = 114 comme on pensait alors. Cependant, l'IUPAC considĂšre qu'il faut 10–14 s pour qu'un noyau atomique fusionnĂ© s'organise en couches nuclĂ©aires constituĂ©es, de sorte que l'observation de noyaux composĂ©s — qui ne sont pas des noyaux organisĂ©s en couches nuclĂ©aires, mais sont un Ă©tat transitoire rĂ©sultant de l'impact entre projectile et noyau cible — comprenant 124 protons pendant un temps infĂ©rieur de plusieurs ordres de grandeur Ă  cette limite de 10–14 s ne peut ĂȘtre retenue comme preuve de l'existence d'un noyau Ă  124 protons[9].

Références

  1. L'élément 124 n'ayant jamais été synthétisé ni a fortiori reconnu par l'UICPA, il n'est classé dans aucune famille d'éléments chimiques. On le range éventuellement parmi les superactinides à la suite des travaux de Glenn Seaborg sur l'extension du tableau périodique dans les années 1940, mais, en toute rigueur, il est chimiquement « non classé ».
  2. (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)
  3. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  4. (en) Koichiro Umemoto et Susumu Saito, « Electronic Configurations of Superheavy Elements », Journal of the Physical Society of Japan, vol. 65,‎ , p. 3175-3179 (DOI 10.1143/JPSJ.65.3175, lire en ligne)
  5. Encyclopaedia Britannica : article « Magic Number », § « The magic numbers for nuclei ».
  6. (en) Robert V. F. Janssens, « Nuclear physics: Elusive magic numbers », Nature, vol. 435,‎ , p. 897-898(2) (DOI 10.1038/435897a, lire en ligne, consultĂ© le )
  7. (en) G. MĂŒnzenberg, M. M. Sharma, A. R. Farhan, « α-decay properties of superheavy elements Z=113-125 in the relativistic mean-field theory with vector self-coupling of ω meson », Phys. Rev. C, vol. 71,‎ , p. 054310 (DOI 10.1103/PhysRevC.71.054310, lire en ligne [archive du ])
  8. Communiqué de presse du CNRS De nouveaux noyaux d'atomes super-lourds au Ganil
  9. (en) Johen Emsley, Nature's Building Blocks : An A-Z Guide to the Elements, New York, Oxford University Press, , 699 p. (ISBN 978-0-19-960563-7, lire en ligne), p. 588

Articles connexes

Bibliographie

  • Handbook of Chemistry and Physics, 81e Ă©dition (Hardcover), David R. Lide (Éditeur)

Voir aussi



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