AVANT DE COMMENCER L’ARTICLE, MENTION SPECIALE ORLANDO :
♥ ♥ On peut mourir parce qu’on est gay. On le savait, certains pays ne sont pas tendres avec les homosexuels. Mais avec la boucherie d’Orlando (nuit du 11 au 12 juin 2016), c’est une gradation de plus qui est atteinte dans l’intolérance et l’horreur. Je m’associe à la douleur des Américains et à la peine des familles des victimes. Je prie pour que chacun puisse vivre sa vie comme il l’entend sans être exclu de la dignité humaine, même si ce n’est pas exactement la vie de tout le monde.
Que l’assassin, un américain d’origine afghane, ait agi de sa seule initiative, ou que ce soit le résultat d’un acte terroriste d’inspiration politique plus large – l’attentat a été revendiqué dans la soirée par Daesh -, l’Occident est une fois de plus confronté aux ennemis de la société ouverte. Savoir se défendre sans se fermer et devenir comme eux, voilà l’enjeu tellement difficile qui nous attend. Je prie pour qu’on sache trouver le bon chemin. ♥ ♥
J’ai eu l’occasion de présenter brièvement le Tableau périodique des éléments, aussi appelé Table de Mendeleïev, dans un précédent article consacré à la matière de l’univers. J’y indiquais que ce tableau comportait à ce jour 118 éléments. Information parfaitement exacte, mais qui mérite cependant quelques développements complémentaires. En effet, les quatre éléments découverts le plus récemment, qui permettent de compléter la 7ème période (ou ligne) du tableau, ont été validés par les autorités internationales de physique et chimie en décembre dernier, et c’est seulement la semaine dernière, le 8 juin 2016, qu’ils ont été officiellement dotés de symboles et baptisés des doux noms de Nihoniun (Nh), Moscovium (Mc), Tennessine (Ts) et Oganesson (Og). D’où sortent-ils ? Va-t-on en découvrir encore beaucoup comme ça ? Essayons d’en savoir plus.
Comme vu dans l’article Dans la courbure de l’univers, tous les éléments chimiques ne sont pas là de toute éternité. Selon les physiciens, l’univers n’était composé que d’hydrogène et d’hélium lorsqu’il s’est formé il y a 13,8 milliards d’années. Les autres atomes que l’on observe dans la nature sont apparus au fil du temps suite à des réactions de fusion thermonucléaire au cœur des étoiles. Des noyaux atomiques lourds sont ainsi créés par fusion de noyaux plus petits.
Sous le nom de « substances simples », il avait établi que ces éléments ne pouvaient pas être décomposés en d’autres substances et il énonçait la loi fondamentale de la conservation de la masse au cours des réactions chimiques. On se souvient tous de la formule : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » En fait, dans son Traité élémentaire de chimie, Lavoisier a écrit de façon plus précise :
« Car rien ne se crée, ni dans les opérations de l’art, ni dans celles de la nature, et l’on peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l’opération ; que la qualité et la quantité des principes est la même, et qu’il n’y a que des changements, des modifications; »
Lavoisier a également souligné le fait que de nombreuses substances considérées comme simples auparavant étaient en fait des substances composées, l’huile par exemple. Il soupçonnait de plus que les terres, ainsi qu’on appelait (et appelle toujours, voir les terres rares) certains minerais, seraient prochainement identifiées comme des substances composées. Le Tableau périodique des éléments tel qu’on le connait actuellement comporte plusieurs noms qui furent attribués aux « substances simples » par Lavoisier, notamment azote qui signifie « sans vie » en grec. Mais la nomenclature de Lavoisier incluait également les éléments chaleur et lumière, considérés comme substances chimiques à son époque.
C’est seulement avec la table mise au point en 1869 par le chimiste russe Dimitri Mendeleïev (1834-1907) que l’on s’approche de la classification actuelle. A cette époque, on avait découvert une soixantaine d’éléments chimiques. Les chimistes subodoraient plus ou moins confusément qu’il y avait des liens entre les propriétés physiques et chimiques de certains éléments et ils étaient gagnés par l’idée qu’une classification serait un premier pas vers une unification théorique de toutes les propriétés. C’est Mendeleïev qui va réaliser cette classification en se basant sur un ordre simple : les masses atomiques croissantes.
Dans sa communication officielle à la société russe de chimie intitulée « La dépendance entre les propriétés des masses atomiques des éléments », Mendeleïev énonce d’abord que :
Les éléments, lorsqu’ils sont disposés selon leur masse atomique, montrent une périodicité apparente de leurs propriétés.
Mais tout n’est pas aussi simple. Aussi, afin de justifier sa classification, dont il est intimement convaincu du bien-fondé, Mendeleïev est amené d’une part à rectifier certaines masses atomiques afin de faire tomber l’élément correctement à sa place dans son tableau, et d’autre part à laisser trois espaces vides pour des éléments non encore connus. Ils seront comblés par le gallium en 1875, le germanium en 1886 et par le technétium en 1937.
Les découvertes ultérieures de nouveaux éléments confirmeront donc son classement, mais il s’avérera parfois difficile de bien les positionner. Il semblait ne pas y avoir de place pour certains d’entre eux dans la table de Mendeleïev. Ce fut par exemple le cas de la classe des gaz rares découverts à la fin du XIXème siècle, notamment l’argon (Ar), puis le néon (Ne). En 1913, le physicien anglais Henry Moseley apporta la solution qui arrangeait tout selon les prévisions de Mendeleïev en proposant une classification basée sur les numéros atomiques croissants (nombre Z de protons contenu dans le noyau de l’atome) au lieu des masses atomiques croissantes.
L’argon (Z=18 et masse atomique ≈ 39,95) put ainsi trouver sa place entre le chlore (Z=17 et masse atomique ≈ 35,45) et le potassium (Z=19 et masse atomique ≈ 39,10). A l’instar de Mendeleïev, Moseley note que la place du numéro atomique 43 est vacante, et il identifie également un espace libre pour le numéro atomique 61. Le premier, peu présent dans la nature, sera synthétisé en 1937 et prendra pour nom technétium, tandis que le second sera isolé en 1947 sous le nom de prométhium. Voir ci-dessous la table actuelle des éléments :
Aujourd’hui, on a découvert sur terre 92 éléments chimiques à l’état naturel, de l’hydrogène de numéro atomique 1 à l’uranium de numéro atomique 92. Au-delà, et jusqu’à Z = 118, les éléments chimiques sont dits « transuraniens. » Ils sont produits par l’homme artificiellement, soit dans des réacteurs nucléaires pour les plus légers, soit dans des accélérateurs de particules pour les plus lourds. Des éléments furent aussi découverts par hasard, notamment dans le cadre des travaux sur les bombes atomiques dans les années 1940 et 1950. Notons que le plutonium (Z=94), synthétisé en 1941, fut découvert ensuite à l’état naturel dans une mine d’uranium au Gabon.
« Leur détection a posé d’importants problèmes car ils sont très instables et ont une durée de vie inférieure à la milliseconde. »
Selon la théorie, un « îlot de stabilité » existerait au niveau de la 8ème période (ou ligne 8 du tableau). L’homologation officielle de ces quatre éléments qui viennent compléter la ligne 7 est de bon augure pour avancer vers cet îlot de stabilité dont les éléments, suffisamment stables pour exister dans la nature, pourraient donner lieu à des applications pratiques, en imagerie médicale par exemple.
Depuis les années 1990, l’International Union of Pure and Applied Chemistry ou IUPAC est l’organisme qui se charge de valider les découvertes annoncées (parfois un peu précipitamment) par les différents laboratoires de par le monde. Ce processus a duré environ dix ans pour les quatre éléments considérés.
Dans le passé, les chercheurs baptisaient eux-mêmes leurs découvertes, souvent par référence à leur patrie d’origine. C’est ainsi qu’on a eu le nom gallium (numéro atomique 31) attribué par un chimiste français, ou le nom germanium (numéro atomique 32) attribué par un Allemand ou le polonium (numéro atomique 84) attribué par Marie Curie qui était née en Pologne.
Aujourd’hui l‘attribution des noms suit la tradition en vigueur. Elle peut se faire d’après un concept ou un personnage de la mythologie, d’après une substance minérale, d’après une zone géographique, d’après une propriété chimique ou d’après un scientifique. Les terminaisons doivent en principe respecter une certaine cohérence historique et chimique. Elle se fera en -ium ou en -ine ou en -on suivant le groupe auquel l’élément appartient au sein du tableau. Il est également nécessaire de tenir compte des facilités de traduction dans les différentes langues.
En conséquence, l’élément de numéro atomique 113 a été dénommé nihonium (symbole Nh) par référence au Japon où il a été découvert, nihon signifiant « pays du soleil levant. » C’est la première fois qu’un nouvel atome est découvert en Asie.
De la même façon, le nom proposé pour l’élément 115 est moscovium (symbole Mc) afin d’honorer la Russie qui a participé à la découverte, celui de l’élément 117 est tennessine (symbole Ts) pour les mêmes raisons à l’égard de l’Etat du Tennessee aux Etats-Unis. Enfin l’élément 118 a été baptisé oganesson (symbole Og) par référence au chercheur Yuri Oganessian qui a notamment apporté des raisons sérieuses de s’attendre à l’existence d’un « îlot de stabilité. »
Détail amusant pour la petite histoire des sciences et de la musique, les fans du chanteur vedette Ian Lemmy Kilmister du groupe de heavy metal Motörhead, décédé en décembre 2015, ont rapidement lancé une pétition pour demander que le métal lourd (heavy metal) de numéro atomique 115 soit baptisé Lemmium en son honneur. On sait donc depuis la semaine dernière que la très sérieuse IUPAC a préféré s’en tenir à Moscovium, dénomination géographique plus conforme à la tradition.
♣ Je ne suis pas scientifique, merci de me signaler les sottises. ♣
