Moscovium : Propriétés et utilisations des éléments

Le moscovium est un élément synthétique hautement radioactif qui représente l'une des réalisations les plus importantes de la science nucléaire moderne. Bien qu'il n'ait pas d'applications industrielles pratiques, le moscovium joue un rôle crucial dans l'élargissement de notre compréhension de la structure atomique, de la stabilité nucléaire et des limites du tableau périodique.

Présentation de l'élément

Lemoscovium est un élément produit artificiellement, dont le numéro atomique est 115 et qui est désigné par le symbole Mc. Le moscovium est l'un des éléments lourds que l'on ne trouve que dans les régions éloignées du tableau périodique, où les atomes sont si gros que leurs noyaux chargés positivement ne sont plus stables.

Le moscovium n'existe pas à l'état naturel, mais il est produit dans des laboratoires scientifiques de pointe. Sa demi-vie étant mesurée en millisecondes, le moscovium a une courte durée de vie et sa masse diminue pour former d'autres éléments. En fait, malgré sa durée de vie extrêmement courte, son existence est suffisante pour servir de vérification indispensable à la théorie scientifique de son "îlot de stabilité".

Découverte, histoire et dénomination

La première synthèse rapportée de l'élément Moscovium a eu lieu en 2003 par une équipe de scientifiques russes et américains du Joint Institute for Nuclear Research (JINR) situé à Dubna, en Russie, et du Lawrence Livermore National Laboratory situé aux États-Unis. Les scientifiques ont synthétisé quelques atomes de l'élément 115 en fusionnant un atome d'américium-243 avec des ions de calcium-48 à l'aide d'un accélérateur de particules.

Lorsqu'il a été découvert pour la première fois, il a reçu un nom temporaire basé sur son nom systématique, "ununpentium" ou "Uup", qui provient du système de numérotation latin. Au cours des années suivantes, d'autres expériences ont montré l'existence et les propriétés de la désintégration de l'élément, apportant ainsi la preuve de sa validation.

En 2015, l'élément 115 a été officiellement reconnu dans son nom, "Moscovium", par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) en reconnaissance de son lien géographique avec la région de Moscou, où se trouve le JINR. Ce nom reflète les contributions continues apportées à la recherche sur les éléments super-lourds dans les communautés de recherche nucléaire russes. Il fait partie d'une série de nouveaux éléments qui mettent l'accent sur la collaboration scientifique mondiale plutôt que sur les contributions individuelles des chercheurs.

Propriétés atomiques et nucléaires

Le moscovium est un élément du bloc p et appartient au groupe 15 du tableau périodique, en dessous du bismuth. Toutefois, en raison de son numéro atomique très élevé, la relativité influence fortement la structure électronique du moscovium, ce qui le rend très différent des autres éléments du même groupe.

Les isotopes les plus stables du moscovium ont une masse atomique comprise entre 286 et 290. Même sa forme la plus longue a une demi-vie mesurée en moins d'une seconde. Ces éléments se désintègrent principalement par désintégration alpha, formant du nihonium, puis progressant pour former des éléments plus légers et plus stables.

L'étude de la chaîne de désintégration du moscovium peut être très instructive pour les scientifiques, car elle leur permet de mieux comprendre la stabilité des éléments et de développer des modèles prédictifs pour les éléments situés plus bas dans le tableau périodique des éléments.

Description des propriétés chimiques

Étant donné que les atomes de moscovium ont une durée de vie très courte et qu'ils existent en quantités infimes, parfois quelques atomes seulement, leurs propriétés chimiques n'ont pas encore été directement observées dans le cadre de tests de laboratoire conventionnels. En effet, les scientifiques n'ont pas d'autre choix que de s'appuyer sur des calculs et des prédictions.

Les calculs théoriques prévoient que les caractéristiques du moscovium pourraient différer de celles d'autres éléments du groupe 15 comme l'azote, le phosphore et le bismuth. En raison des effets de la relativité, les électrons les plus externes du moscovium pourraient être liés plus fortement et les états d'oxydation inférieurs, par exemple +1 ou +3, pourraient être favorisés par rapport aux états supérieurs. Des états d'oxydation allant jusqu'à +5 pourraient être possibles, mais leur stabilité est sujette à caution.

Certaines théories avancent également la possibilité que le Moscovium ait des propriétés métalliques ou semi-métalliques plutôt que de se comporter de manière typiquement pnictogène. La prédiction particulière associée aux propriétés du Moscovium en a fait un élément extrêmement intéressant dans le développement de la chimie théorique, malgré les difficultés à vérifier ces propriétés théoriques par l'expérimentation.

Méthodes de préparation et de synthèse

Le processus d'isolation du moscovium fait appel à des procédés sophistiqués impliquant la fusion nucléaire. Ce processus se déroule dans un accélérateur de particules. L'une des méthodes utilisées pour le fabriquer consiste à bombarder un isotope cible, en l'occurrence l'américium 243, à l'aide d'ions calcium 48.

Lorsqu'un noyau de calcium fusionne avec succès avec un noyau d'américium, un élément très excité, connu sous le nom de noyau composé, est formé. Si l'élément excité vit assez longtemps pour émettre quelques neutrons au lieu de se désintégrer, un atome de Moscovium est formé. Les chances de formation sont très faibles et il arrive que l'on n'obtienne que quelques atomes après des semaines et des mois d'expérimentation ininterrompue.

La détection consiste à suivre les schémas de désintégration, plutôt que l'observation directe. Des dispositifs de détection avancés sont capables de suivre les émissions de particules alpha et les fissions spontanées, ce qui permet aux scientifiques de vérifier indirectement l'existence de l'élément 116, le moscovium.

Importance scientifique et valeur de la recherche

Le Moscovium n'a pas encore d'utilisation connue. Cela s'explique par le fait qu'il n'est pas stable. Le moscovium n'est utilisé que dans le cadre de la recherche scientifique. L'un des domaines où l'étude du moscovium est précieuse est le test des modèles d'enveloppe nucléaire ou la vérification des prédictions concernant les limites du tableau périodique.

La production de Moscovium est également liée à la recherche générale de "l'île de stabilité", où les éléments super-lourds pourraient avoir des demi-vies relativement longues. Bien que le Moscovium lui-même ne soit pas situé dans cette région, il sert d'outil dans la recherche d'éléments plus lourds, peut-être stables.

Questions fréquemment posées

Qu'est-ce que le Moscovium ?
Le moscovium est un élément radioactif synthétique de numéro atomique 115, créé artificiellement dans les laboratoires de recherche nucléaire.

Comment le Moscovium a-t-il été découvert ?
Il a été synthétisé pour la première fois en 2003 lors d'expériences de fusion nucléaire impliquant des ions d'américium et de calcium au JINR en Russie.

Pourquoi le Moscovium s'appelle-t-il Moscovium ?
Le nom honore la région de Moscou et reconnaît les contributions des instituts de recherche russes à la découverte des éléments superlourds.

Le Moscovium a-t-il des applications pratiques ?
Non. En raison de sa demi-vie extrêmement courte, le moscovium n'est utilisé que pour la recherche scientifique fondamentale.

Pourquoi le Moscovium est-il important pour la science ?
Il aide les scientifiques à comprendre la stabilité nucléaire, les effets relativistes et les limites théoriques du tableau périodique.