Bohrium : L'élément super-lourd fantôme

Introduction

Le bohrium (Bh), de numéro atomique 107, est peut-être l'élément le plus éphémère et le moins répandu sur Terre. Contrairement aux métaux familiers tels que le cuivre ou le fer, le Bohrium n'existe jamais à l'état naturel sur notre planète. Le bohrium est un élément radioactif artificiel créé exclusivement dans les laboratoires nucléaires à haute énergie à l'aide d'accélérateurs de particules. Sa production est le résultat de collisions à haute énergie entre des ions lourds et des noyaux cibles, et les chercheurs n'observent que quelques atomes à la fois, qui durent de quelques millisecondes à quelques secondes avant de se désintégrer. Malgré sa courte durée de vie, le Bohrium a permis d'élargir nos connaissances sur les éléments super-lourds et la portée du tableau périodique.

Une brève histoire

Le voyage vers le Bohrium a commencé dans les années 1980, lorsque les scientifiques nucléaires testaient les limites de la recherche atomique. En 1981, l'équipe de Darmstadt, en Allemagne, a synthétisé les premiers isotopes du Bohrium. Ils ont synthétisé le Bohrium-262 en bombardant des ions de chrome-54 sur des cibles de bismuth-209, et ils ont établi qu'il était effectivement possible de synthétiser des éléments superlourds au-delà du Meitnerium.

L'élément a reçu son nom officiel de Bohrium en 1997, en l'honneur de Niels Bohr, dont les travaux sur la structure atomique et la théorie quantique ont jeté les bases de la connaissance des éléments lourds. La découverte du Bohrium n'a pas seulement été un succès de laboratoire ; elle a validé les modèles de stabilité nucléaire, les chaînes de désintégration et les influences relativistes dans les éléments super-lourds.

Propriétés chimiques Description

Le bohrium appartient au groupe 7 du tableau périodique et est donc l'homologue plus lourd du rhénium. En raison de sa demi-vie extrêmement courte, il existe peu d'expériences directes et la plupart des propriétés sont des calculs théoriques :

- État d'oxydation : Théoriquement, il devrait être +7, semblable à celui du rhénium.

- Densité : D'après les estimations, elle est d'environ 29 g/cm³.

- Points de fusion et d'ébullition : Pas encore déterminés expérimentalement, mais on suppose qu'ils sont très élevés en raison de la liaison métallique.

- Poids atomique : Environ 270, comme le confirme l'isotope le plus stable (Bh-270).

Le comportement chimique prédit devrait permettre au Bohrium de produire des oxydes volatils et de se comporter comme un métal de transition, mais la vérification expérimentale est presque impossible car très peu d'atomes peuvent être fabriqués à la fois.

Comment fabrique-t-on le bohrium ?

La synthèse du Bohrium est un art de la précision et de l'exercice d'un contrôle très précis. Lors d'une expérience, des ions tels que le chrome 54 sont envoyés à grande vitesse et bombardés sur des cibles de bismuth 209. Des réactions de fusion nucléaire entre eux forment de temps en temps un noyau de Bohrium, qui est piégé à l'aide de la spectroscopie alpha et d'autres techniques d'analyse rapide avant de se désintégrer. Les isotopes du Bohrium ont des demi-vies extrêmement courtes - de quelques millisecondes à quelques secondes - et la détection et l'identification doivent être quasi instantanées.

Ce processus méticuleux a des connotations scientifiques plus larges. Le processus développé pour la synthèse du Bohrium a guidé la fabrication d'autres isotopes synthétiques, notamment en médecine.

Applications et impacts

Bien que le Bohrium lui-même n'ait pas d'application industrielle en raison de sa nature instable, les recherches menées à son sujet ont d'immenses répercussions :

1. découverte scientifique : Les expériences sur le Bohrium permettent aux scientifiques de sonder les éléments super-lourds et les îlots de stabilité prévus, où les noyaux plus lourds pourraient vivre plus longtemps. Ces recherches permettent de mieux comprendre la structure nucléaire et les effets relativistes dans les atomes lourds.

2. la technologie nucléaire : Les méthodes utilisées pour créer le Bohrium font progresser la technologie des accélérateurs de particules et les méthodes de détection des particules nucléaires, qui peuvent être appliquées à la création d'isotopes pour la médecine et la recherche.

3. Isotopes médicaux : Bien que le Bohrium lui-même n'ait pas d'applications médicales, les méthodes développées pour analyser et synthétiser le Bohrium ont été utilisées pour produire le technétium-99m, l'isotope diagnostique le plus utilisé en imagerie médicale, illustrant la manière dont la recherche à des niveaux nucléaires élevés peut avoir des implications pratiques.

4. Science des matériaux : Les procédures mises au point pour le traitement et l'analyse des éléments superlourds sont entrées dans le traitement des matériaux de précision, en particulier dans des conditions de haute température ou de rayonnement élevé.

Conclusion

En résumé, même si le Bohrium ne sera jamais utilisé dans la technologie quotidienne, il représente un sommet des réalisations scientifiques humaines. L'existence et l'étude de cet élément fugace ont non seulement permis d'améliorer notre compréhension du tableau périodique, mais aussi de faire progresser la science nucléaire, les isotopes médicaux et les sciences des matériaux, ce qui prouve que même les atomes les plus évasifs peuvent avoir un impact durable. Pour plus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).

Questions fréquemment posées

Qu'est-ce que le Bohrium ?

Le bohrium est un élément artificiel très radioactif (numéro atomique 107) produit dans les accélérateurs de particules.

Comment est-il produit ?

En brisant des noyaux lourds comme le bismuth avec des ions de haute énergie comme le chrome dans des conditions de laboratoire hautement contrôlées.

Se comporte-t-il comme les autres métaux ?

Les modèles théoriques prévoient que le bohrium se comportera comme le rhénium, en particulier en ce qui concerne les états d'oxydation et les réactions chimiques, bien que la confirmation expérimentale soit très limitée.

Peut-il être utilisé dans l'industrie ?

Non. Sa demi-vie est trop longue pour qu'il puisse être utilisé dans la pratique.

Pourquoi est-il important ?

Le bohrium donne un aperçu du comportement des éléments superlourds, améliore les techniques de chimie nucléaire et contribue indirectement à l'étude des isotopes synthétiques et des matériaux avancés.