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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

De l’américium au lawrencium, les actinides transuraniens

Les transuraniens sont les éléments chimiques dont le numéro atomique est supérieur à celui de l’uranium, c’est-à-dire supérieur à 92. Les onze premiers transuraniens sont des actinides (de 93 à 103 : Neptunium, Plutonium, Américium, Curium, Berkélium, Californium, Einsteinium, Fermium, Mendélévium, Nobélium, Lawrencium). Tous ces éléments sont radioactifs et exclusivement synthétiques. Les premiers sont produits en quantités significatives au sein des réacteurs nucléaires, tandis que les suivants sont essentiellement synthétisés en laboratoire. On peut trouver des traces de certains d’entre eux dans l’environnement à la suite d’essais nucléaires atmosphériques.

Encadré rouge : Transuraniens de la série des actinides - Crédits : Wikipédia/ Scaler,Michka B — Travail personnel CC BY-SA 3.0
Essai nucléaire atmosphérique - Crédit photo : Wikipédia / Original : United States Department of Defense / Domaine Public

Le duo américain Mc Millan et Abelson fut le premier à découvrir un élément transuranien en 1940 : le neptunium (Np, 93). Glenn Seaborg découvrit en 1940 le plutonium (Pu, 94). Puis avec les membres de son équipe de l’université de Berkeley, ils synthétisèrent l’Américium, le Curium, le Berkélium et le Californium :


L’Américium (Am, 95) fut nommé ainsi en référence au continent américain où il fut synthétisé pour la première fois en 1944. L’américium est un métal dans les conditions normales de température et de pression. C’est un élément artificiel produit lors de réactions successives intervenant dans le cœur des réacteurs nucléaires. On utilise l’américium dans les détecteurs de fumée en très petites quantités, pour des installations industrielles (ces détecteurs de fumée ne correspondent pas aux modèles présents dans nos maisons !). Ces détecteurs sont de moins en moins utilisés car ils posent des problèmes de recyclage.


Le Curium (Cm, 96) fut synthétisé en 1944 et son nom fut donné en l’honneur de Pierre et Marie Curie, dont le travail scientifique avait ouvert la voie à la recherche sur la radioactivité. Le "m" du symbole du curium est une référence à Marie. Il se présente comme un métal d’un blanc argenté et d’une grande dureté qui se forme dans les réacteurs nucléaires. Le curium émet des rayonnements de forte énergie, il dégage de grandes quantités de chaleur, d’où son utilisation comme générateur thermoélectrique à radioisotope (appareil qui crée de l’électricité à partir de la chaleur dégagée par des réactions nucléaires). On utilise ce genre d’appareil dans les sondes spatiales ou les pacemakers, partout où il n’est pas possible d’obtenir de l’électricité par les fonctions habituelles.


Le Berkélium (Bk, 97) fut baptisé ainsi d’après la ville de Berkeley, lieu de sa synthèse en 1950. En raison de sa rareté, le berkélium n’a actuellement aucune utilisation commerciale.


Le Californium, (Cf, 98) synthétisé en 1950, détient son nom d’après l’État de Californie où l’université est située. Le californium est utilisé comme amorce lors de réaction de fission dans les réacteurs nucléaires, mais aussi dans le pilotage des centrales thermiques ou des cimenteries. Il peut également être employé dans la radiothérapie où il intervient en tant que sonde de contrôle.
Albert Ghiorso, qui était membre de l’équipe de Seaborg, devenu directeur, synthétisa l’Einsteinium, le Fermium, le Mendélévium et le Lawrencium.


L’Einsteinium (Es, 99) fut synthétisé en 1952 et son nom provient du grand physicien Albert Einstein. Sa découverte eut lieu dans les restes de l’explosion de la première bombe H de l’histoire (Ivy Mike). Il faudra néanmoins attendre 1955 pour que cette découverte soit publiée au grand public, étant sous couvert de secret militaire avant cette date. L’einsteinium n’a aucune application autre que celle que lui offre la recherche scientifique. L’einsteinium a fait parler de lui dans l’univers télévisé ainsi que dans quelques jeux vidéo.


Le Fermium (Fm, 100) fut découvert, comme le Einsteinium, dans les retombées de la bombe à hydrogène Ivy Mike, en 1952. Il est nommé ainsi d’après le physicien Enrico Fermi. A ce jour, le fermium n’est produit qu’en très petites quantités et des fins scientifiques uniquement.


Le Mendélévium (Md, 101) a été synthétisé pour la première fois en 1955, à partir de l’Einsteinium. Il doit tout simplement son nom au chimiste russe Dimitri Mendeleïev, auteur du système de classification des éléments chimiques sur lequel repose le tableau périodique actuel. Le Mendélévium est un élément produit à l’aide d’accélérateurs de particules et n’a encore jamais été obtenu sous forme d’échantillon macroscopique, ce qui n’a pas permis de mener d’études expérimentales de sa forme métallique ou de ses composés.


La découverte du Nobélium (No, 102) a connu des controverses. Elle est revendiquée pour la première fois en 1957 par des physiciens suédois de l’institut Nobel. Le nom nobélium est donc un hommage à Alfred Nobel, chimiste et ingénieur suédois. Cependant, certaines équipes de chercheurs remettent en cause ces résultats, notamment l’équipe de l’université de Berkeley, n’arrivant pas à obtenir l’élément dans leur laboratoire. Les preuves incontestables de la synthèse du nobélium sont présentées en 1966 par une équipe russe de l’institut unifié de recherches nucléaires de Dubna. Produit uniquement en très faibles quantités, le Nobélium n’est utilisé qu’à des fins de recherche scientifique.


Le Lawrencium (Lr, 103) est un nom qui a été choisi en hommage à Ernest Lawrence, physicien américain inventeur du cyclotron, lauréat du prix Nobel de physique en 1939 et fondateur du laboratoire Berkeley. La première synthèse de l’élément 103 a été réalisée en 1961. Aujourd’hui, le Lawrencium n’est utilisé que pour des études scientifiques.