Tennessine : Propriétés et utilisations des éléments

Description de l'élément

La ténnessine (Ts) est un élément synthétique, superlourd et hautement radioactif dont le numéro atomique est 117. L'un des éléments les plus récents du tableau périodique, il occupe une place fondamentale dans la recherche nucléaire moderne. La ténnessine n'existe que quelques fractions de seconde avant de se désintégrer en éléments plus légers, mais sa création marque une percée dans la recherche moderne de noyaux superlourds.

Histoire et nom

Laténnessine a été synthétisée pour la première fois en 2010 grâce aux efforts conjoints de scientifiques russes et américains du Joint Institute for Nuclear Research (JINR) à Dubna, en Russie, et du Oak Ridge National Laboratory (ORNL) dans le Tennessee, aux États-Unis. L'expérience a ciblé le berkélium-249 (²⁴⁹Bk) avec des ions de calcium-48 (⁴⁸Ca) pour produire des atomes de ténnessine-294.

Les nouveaux atomes se sont décomposés presque instantanément, mais leurs émissions caractéristiques de particules alpha ont prouvé l'existence de l'élément 117.

En 2016, l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) a officiellement reconnu la découverte et approuvé le nom "Tennessine", d'après l'État américain du Tennessee, pour honorer les contributions de l'ORNL, de l'université Vanderbilt et de l'université du Tennessee à la recherche et à la découverte d'éléments superlourds.

Propriétés atomiques et physiques

La ténnessine devrait se comporter comme un halogène métallique ou semi-métallique, contrairement à ses analogues plus légers tels que le chlore ou l'iode. Les modèles théoriques suggèrent que les effets relativistes - dus à la vitesse élevée des électrons internes - peuvent lui conférer un caractère non métallique plus faible et peut-être des tendances à la liaison métallique.

Description des propriétés chimiques

En raison de sa demi-vie extrêmement courte et de sa faible production, aucune expérience chimique n'a jamais été réalisée sur la tennessine. La chimie computationnelle et les tendances périodiques donnent cependant un aperçu de son comportement probable :

-Similitude de groupe : La tennessine fait partie du groupe 17 (les halogènes) et devrait présenter une certaine similarité de réactivité avec l'astate (At), le plus grand halogène naturel.

- États d'oxydation : Les états d'oxydation calculés sont -1, +1 et +3, dont +1 et +3 doivent être plus stables en raison des effets de stabilisation relativistes.

- Réactivité chimique : Il donnerait des composés simples tels que le chlorure de ténnessine (TsCl) et le fluorure de ténnessine (TsF), mais aucun de ces composés n'a été établi expérimentalement.

Production et synthèse

La synthèse de la ténnessine est une merveilleuse réalisation scientifique impliquant des accélérateurs de particules, des cibles radioactives et une technologie sophistiquée de faisceaux d'ions.

La synthèse comprend les étapes clés suivantes

1. Préparation de la cible : Une fine couche de berkélium-249, préparée au réacteur à isotopes à haut flux de l'ORNL, est déposée sur une feuille de titane.

2. Bombardement ionique : Un faisceau de calcium-48 est accéléré à haute énergie et bombardé sur la cible de berkélium.

3. Fusion nucléaire : La collision de noyaux aboutit parfois à la formation d'un noyau composé super lourd (Tennessine), qui libère des neutrons et se désintègre presque immédiatement.

4. Détection : Des détecteurs soigneusement conçus mesurent la chaîne de désintégration alpha pour confirmer la présence du nouvel élément.

En raison de son faible rendement - quelques atomes seulement par expérience - et de sa désintégration rapide, chaque observation exige une grande précision et une coopération mondiale.

Applications et importance scientifique

La courte demi-vie de la ténnessine et sa production infime excluent toute utilisation industrielle ou commerciale, mais son impact scientifique est énorme :

- Études de la structure nucléaire : L'étude de la ténnessine permet aux physiciens d'observer le comportement des protons et des neutrons dans la région super-lourde du tableau périodique.

- Confirmation théorique : Sa découverte confirme les prédictions du modèle de la coquille nucléaire et la recherche de l'"île de stabilité", une région théorique où les éléments superlourds pourraient avoir des demi-vies plus longues.

- Développement technologique : Les équipements et les méthodes mis au point pour produire de la ténnessine - comme la préparation avancée des cibles, la manipulation des faisceaux de particules et la technologie des détecteurs - ont influencé les progrès de la médecine nucléaire, de la science des matériaux et de la physique des accélérateurs. Pour plus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).

Questions fréquemment posées

Qu'est-ce que la ténnessine ?

La Tennessine (Ts) est un élément radioactif synthétique de numéro atomique 117, produit par des réactions de fusion nucléaire à haute énergie d'isotopes de berkélium et de calcium.

Pourquoi s'appelle-t-il Tennessine ?

L'élément porte le nom de l'État américain du Tennessee, en reconnaissance du rôle clé joué par ses instituts de recherche dans la découverte de l'élément.

Comment la Tennessine est-elle fabriquée ?

Elle est obtenue en bombardant des cibles de berkélium-249 avec des ions calcium-48 dans un accélérateur de particules, en ne produisant que quelques atomes à la fois.

Quelles sont ses propriétés chimiques ?

Elle devrait se comporter comme un halogène lourd, peut-être de nature métallique, avec des états d'oxydation de -1, +1 et +3.

La ténnessine a-t-elle des applications industrielles utiles ?

Aucune application utile n'existe pour l'instant en raison de son instabilité, mais sa synthèse est à l'origine de technologies dans le domaine de la science nucléaire et de l'instrumentation de haute précision.

Quel est l'avantage d'étudier la ténnessine ?

Elle permet de mieux comprendre la stabilité des éléments superlourds, les forces nucléaires et les effets relativistes sur le comportement chimique.