Tennesse

Le tennesse, souvent désigné par son nom anglais Modèle:Langue, est l'élément chimique de numéro atomique 117. Il a pour symbole TsModèle:Note. Il correspond à l'ununseptium (Uus) de la dénomination systématique de l'IUPAC, et est encore appelé Modèle:Nobr dans la littérature. Il a été synthétisé pour la première fois en Modèle:Nobr par les réactions Modèle:Nobr et Modèle:Nobr à l'Institut unifié de recherches nucléaires (Modèle:Lang ou Modèle:Lang) à Doubna, en Russie. L'IUPAC a confirmé son identification en Modèle:Nobr et lui a donné en Modèle:Nobr son nom anglais définitif en référence au Tennessee, État américain où se trouve le laboratoire national d'Oak Ridge d'où provient la cible de berkélium ayant permis la synthèse de l'Modèle:Nobr<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

C'est un transactinide très radioactif, dont l'isotope connu le plus stable, le ²⁹⁴Ts, a une période radioactive d'environ Modèle:Unité/2. Situé sous l'astate dans le tableau périodique des éléments, il appartient au bloc p et serait probablement de nature métallique<ref name="GSI"> Modèle:Lien web.</ref>, plus précisément un métal pauvre.

Dénomination systématique et nom en français

L'ancien nom ununseptium relève de la dénomination systématique attribuée par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) aux éléments chimiques inobservés ou dont la caractérisation expérimentale n'est pas encore formellement validée. Il est composé de racines latines signifiant « un-un-sept » et du suffixe -ium générique pour les noms d'éléments chimiques.

La découverte de l'élément 117 a été confirmée par l'IUPAC le Modèle:Nobr<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Le Modèle:Nobr, la division de chimie inorganique de l'IUPAC annonça sa décision de retenir comme nom finaliste (en anglais) Modèle:Lang, de symbole Ts. Une consultation publique fut ouverte jusqu'au Modèle:Nobr<ref>Modèle:Lien web.</ref><ref name=U>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} IUPAC is naming the four new elements nihonium, moscovium, tennessine, and oganesson, sur iupac.org, le Modèle:Date-.</ref>. L'IUPAC l'adopta définitivement le Modèle:Nobr<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

La traduction du nom anglais Modèle:Lang dans les langues autres que l'anglais a posé certaines difficultés inédites, notamment en français, dans la mesure où il ne se terminait pas en -ium, immédiatement transposable dans de nombreuses langues. Par une recommandation d'Modèle:Nobr, l'IUPAC avait en effet indiqué que le nom anglais des éléments du groupe 17 devait normalement avoir la désinence Modèle:Lang<ref name="10.1515/pac-2015-0802"> Modèle:Article : Modèle:Citation bloc.</ref>. L'usage en français a alors largement repris la forme anglaise tennessine à travers la presse<ref> Modèle:Lien web.</ref> et les magazines<ref> Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>, ainsi que par le ministère de l'Éducation du Québec<ref> Modèle:Lien web.</ref>. La forme tennesse, déduite par continuité avec le nom des autres éléments du Modèle:Nobr — qui, hormis le fluor, ont en français la désinence -e — a d'abord été attestée assez marginalement<ref> Modèle:Lien web.</ref>, puis a été proposée par la banque de données terminologiques et linguistiques du gouvernement du Canada<ref> Modèle:Lien web.</ref> et a finalement été retenue en Modèle:Nobr par la Société chimique de France<ref>Claude Andrieux, Daniel Thévenot, Jean-Pierre Foulon, Collège d’experts de terminologie de la chimie et des matériaux de la Commission d’enrichissement de la langue française, « Le tennesse : nom préconisé en français pour Modèle:Nobr », Actualité chimique, Modèle:N°, Modèle:Nobr, Société chimique de France.</ref> et publié en Modèle:Nobr au Journal officiel<ref>Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Synthèse

Fichier:Berkelium.jpg

Cible de berkélium (visible ici en solution bleutée dans l'ampoule) utilisée pour produire l'Modèle:Nobr<ref name="Science"> Modèle:Lien web.</ref>.

La première synthèse de l'Modèle:Nobr est le fruit d'une collaboration entre le laboratoire national d'Oak Ridge (Modèle:Abréviation) à [[Oak Ridge (Tennessee)|Modèle:Lang]], dans le Tennessee, et l'Institut unifié de recherches nucléaires (Modèle:Abréviation) à Doubna, dans l'oblast de Moscou. L'ORNL était alors le seul laboratoire au monde à pouvoir fournir la cible en berkélium nécessaire à l'expérience, tandis que l'équipe d'Iouri Oganessian au JINR disposait d'installations en mesure de détecter les nucléides résultant de la fusion de cette cible avec des projectiles de Modèle:Nobr<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Le berkélium de la cible a été produit par irradiation neutronique sur une durée d'environ 250 jours dans le Modèle:Lien de l'ORNL de sept cibles contenant un mélange de microsphères de CmO₂ et de poudre d'aluminium. Environ Modèle:Unité d'actinides sont présents dans chacune des cibles utilisées par le Modèle:Langue, majoritairement du curium (Modèle:Unité), de l'américium (Modèle:Unité) et du plutonium (Modèle:Unité). Après irradiation, les cibles ont été conservées trois à quatre mois pour réduire la concentration d'iode 131 puis Modèle:Unité de berkélium a été isolé des autres constituants. Six cibles de Modèle:Unité ont été assemblées à partir de celui-ci au Modèle:Lien par déposition de BkO₂ (équivalent à Modèle:Unité de berkélium 249). Les cibles ont ensuite été placées à Doubna face au faisceau d'ions calcium 48, sur un disque tournant à Modèle:Unité<ref name="10.1103/PhysRevLett.104.142502"/><ref>Modèle:Article.</ref>.

L'équipe du JINR a annoncé en Modèle:Nobr avoir observé la désintégration radioactive de l'Modèle:Nobr à travers deux chaînes de désintégration grâce au Modèle:Citation<ref>Modèle:Article.</ref> (DGFRS-I)<ref>Modèle:Lien web.</ref> : l'une correspondant à un isotope impair-impair (²⁹⁴Ts, Modèle:Unité et Modèle:Unité) ayant subi six désintégrations α avant une fission spontanée, et l'autre correspondant à un isotope impair-pair (²⁹³Ts, Modèle:Unité et Modèle:Unité) ayant subi trois désintégrations α avant une fission spontanée :

Modèle:Nucléide + Modèle:Nucléide ⟶ Modèle:Nucléide ⟶ Modèle:Nucléide + 3 Modèle:Nucléide (1 nucléide observé)

Modèle:Nucléide + Modèle:Nucléide ⟶ Modèle:Nucléide ⟶ Modèle:Nucléide + 4 Modèle:Nucléide (5 nucléides observés)

Ces données ont été transmises au laboratoire national de Lawrence Livermore (Modèle:Abréviation) pour des analyses plus poussées, et les résultats complets ont été publiés le Modèle:Nobr<ref name="10.1103/PhysRevLett.104.142502"> Modèle:Article.</ref>, révélant que les deux isotopes observés pouvaient avoir une période radioactive de plusieurs dizaines, voire centaines de millisecondes.

La section efficace de cette réaction est estimée autour de Modèle:Unité ; les nucléides ²⁹³Ts et ²⁹⁴Ts obtenus ont chacun une chaîne de désintégration a priori assez longue, allant jusqu'au dubnium, voire au lawrencium, ce qui a permis leur caractérisation :

Fichier:DecayChain Tennessine.svg

Chaînes de désintégrations calculées pour les nucléides ²⁹⁴Ts et ²⁹³Ts.

Tous les produits de désintégration de l'Modèle:Nobr étaient inconnus avant cette expérience, de sorte que leurs propriétés ne pouvaient servir à confirmer la validité de cette expérience. Une seconde synthèse fut réalisée en 2012 par la même équipe du JINR, qui obtint cette fois sept noyaux d'Modèle:Nobr. Les résultats de cette expérience confirmèrent ceux de la première synthèse<ref name="10.1103/PhysRevC.87.054621"/>. Enfin, deux noyaux supplémentaires d'Modèle:Nobr furent synthétisés en 2014 au Centre de recherche sur les ions lourds (Modèle:Abréviation) à Darmstadt, en Allemagne, par une équipe conjointe du GSI et de l'ORNL à l'aide de la même réaction que celle réalisée au JINR<ref name="10.1103/PhysRevLett.112.172501"/> ; l'équipe du GSI avait initialement songé à explorer les réactions alternatives Modèle:Nobr, et, éventuellement, Modèle:Nobr<ref name="TASCA"> Modèle:Lien web.</ref>, s'ils ne parvenaient pas à obtenir du ²⁴⁹Bk de l'ORNL.

Stabilité des isotopes

La stabilité des nucléides décroît rapidement au-delà du curium (Modèle:Nobr) lorsque le numéro atomique augmente. À partir du seaborgium (Modèle:N°), tous les isotopes connus ont une période radioactive ne dépassant pas quelques minutes, tandis que celle de l'isotope le plus stable du dubnium (Modèle:N°), qui le précède dans le tableau périodique, est de Modèle:Unité/2, et qu'aucun élément chimique de numéro atomique supérieur à 82 (correspondant au plomb) n'a d'isotope stable<ref name="10.1038/nature01541"> Modèle:Article.</ref>. Cependant, pour des raisons qui ne sont pas encore bien comprises, la stabilité des noyaux atomiques tend à légèrement croître autour des numéros atomiques 110 à 114, ce qui semble indiquer la présence d'un « îlot de stabilité ». Ce concept, qui a été théorisé par Glenn Seaborg, expliquerait pourquoi les transactinides ont une période radioactive supérieure à celle prédite par le calcul. L'Modèle:Nobr possède le second numéro atomique le plus élevé parmi les éléments identifiés — seul l'oganesson est situé après lui dans le tableau périodique — et son isotope ²⁹⁴Ts a une demi-vie d'environ Modèle:Unité/2, sensiblement supérieure à la valeur théorique qui avait été utilisée dans la publication rendant compte de sa découverte<ref name="10.1103/PhysRevLett.104.142502"/>. L'équipe du JINR considère que ces données constituent une preuve expérimentale de l'existence de l'îlot de stabilité<ref name="JINR"> Modèle:Lien web.</ref>.

Fichier:Island of Stability derived from Zagrebaev.png

Carte de nucléides utilisée par l'équipe du JINR en 2010, soulignant d'un cadre les isotopes caractérisés à l'époque, et d'une ellipse blanche l'hypothétique « îlot de stabilité » ; selon Oganessian Modèle:Et al., la relative stabilité des isotopes de l'Modèle:Nobr alors synthétisés accréditerait l'existence de ce dernier<ref name="JINR"/>.

L'isotope ²⁹⁵Ts aurait une période de Modèle:Unité. Il pourrait être possible de le produire à l'aide d'une réaction Modèle:Nobr semblable à celle ayant déjà permis de produire les isotopes ²⁹⁴Ts et ²⁹³Ts. La probabilité de cette réaction serait cependant au plus Modèle:Sfrac de celle de produire du ²⁹⁴Ts<ref name="10.1088/1742-6596/420/1/012001"> Modèle:Article.</ref><ref name="10.1088/0256-307X/24/9/024"> Modèle:Article.</ref><ref name="10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003"> Modèle:Article.</ref>. Une modélisation tenant compte de l'effet tunnel permet de prédire l'existence de plusieurs isotopes de l'Modèle:Nobr jusqu'au ³⁰³Ts. Selon ces calculs, le plus stable d'entre eux serait le ²⁹⁶Ts, avec une période Modèle:Unité/2 pour la désintégration α<ref name="10.1103/PhysRevC.77.044603"> Modèle:Article.</ref>. Des calculs par le modèle de la goutte liquide donnent des résultats semblables, suggérant une tendance à l'accroissement de stabilité pour les isotopes plus lourds que le ³⁰¹Ts, avec une période partielle supérieure à l'âge de l'univers pour le ³³⁵Ts si on ignore la désintégration β<ref name="10.1088/0954-3899/30/10/014"> Modèle:Article.</ref>.

Propriétés

Dans la mesure où le caractère métallique s'affirme au détriment du caractère halogène lorsqu'on descend le long de la colonne Modèle:N° du tableau périodique, on s'attend à ce que la tendance se poursuive avec l'Modèle:Nobr, de sorte qu'il aurait probablement des propriétés de métal pauvre encore plus marquées que celles de l'astate<ref name="GSI"/>. Le potentiel standard du couple rédox Ts/Ts⁻ vaudrait Modèle:Unité/2, de sorte que, à la différence des halogènes, l'Modèle:Nobr ne devrait pas être réduit l'état d'oxydation –1 dans les conditions standard<ref name="10.1007/978-94-007-0211-0_14"/><ref name="10.1007/BFb0116498"> Modèle:Article.</ref>.

Par ailleurs, les halogènes forment des molécules diatomiques unies par des liaisons σ, dont le caractère antiliant s'accentue lorsqu'on descend le long du groupe 17. Celle de la molécule de diastate Modèle:Fchim, qui n'a jamais été caractérisée expérimentalement, est supposée déjà très antiliante et n'est énergétiquement plus très favorable, de sorte qu'on s'attend à ce que la molécule diatomique Modèle:Fchim soit en fait unie essentiellement par une liaison π<ref name="10.1007/978-94-007-0211-0_14"/> ; le chlorure TsCl — écriture qui n'a aucun rapport avec le chlorure de tosyle, couramment abrégé TsCl également — aurait quant à lui une liaison simple entièrement π.

Enfin, la théorie VSEPR prédit que tous les trifluorures d'éléments du groupe 17 ont une géométrie moléculaire en T. Cela a été observé pour tous les trifluorures d'halogènes, qui présentent une structure notée Modèle:Fchim dans laquelle l'atome central A est entouré par trois ligands X et deux paires d'électrons E. C'est par exemple le cas du trifluorure de chlore Modèle:Fchim. On pourrait s'attendre à observer le même phénomène pour l'Modèle:Nobr, cependant, les effets relativistes sur son cortège électronique, notamment d'interaction spin-orbite, rendent plus probable une géométrie trigonale pour la molécule Modèle:Fchim, en raison du caractère davantage ionique de la liaison entre le fluor et l'Modèle:Nobr, qui pourrait s'expliquer par la plus grande différence d'électronégativité entre ces deux éléments<ref name="10.1021/jp026531m"> Modèle:Article.</ref>.

• Le trifluorure d'iode Modèle:Fchim a une géométrie en T.

  Le trifluorure d'iode Modèle:Fchim a une géométrie en T.

• La géométrie du Modèle:Fchim serait trigonale.

  La géométrie du Modèle:Fchim serait trigonale.

Fichier:Valence atomic energy levels for Cl, Br, I, At, and 117.svg

Niveaux d'énergie des sous-couches électroniques périphériques pour le chlore, le brome, l'iode, l'astate et l'Modèle:Nobr<ref name="10.1021/jp107411s"> Modèle:Article.</ref>.

Les effets dus aux interactions spin-orbite tendent globalement à croître avec le numéro atomique, dans la mesure où la quantité de mouvement des électrons croît avec lui, ce qui rend les électrons périphériques plus sensibles aux effets relativistes pour les éléments superlourds<ref name="10.1007/978-1-4020-9975-5_2"> Modèle:Article.</ref>. Dans le cas de l'Modèle:Nobr, ceci a pour effet d'abaisser les niveaux d'énergie des sous-couches 7s et 7p, ce qui a pour effet de stabiliser les électrons correspondants, bien que deux des niveaux d'énergie 7p sont davantage stabilisés que les quatre autres<ref name="10.1063/1.1385366"> Modèle:Article.</ref>. La stabilisation des électrons 7s relève de l'effet de paire inerte ; la séparation de la sous-couches 7p entre électrons stabilisés et électrons moins stabilisés est modélisée comme une séparation du nombre quantique azimutal Modèle:Mvar de 1 à Modèle:Sfrac et Modèle:Sfrac respectivement<ref name="10.1007/978-1-4020-9975-5_2"/>. La configuration électronique de l'Modèle:Nobr peut par conséquent être représentée par Modèle:Nobr<ref name="10.1007/978-94-007-0211-0_14"/>.

Les autres sous-couches sont également affectées par ces effets relativistes. Ainsi, les niveaux d'énergie 6d sont également séparés en quatre niveaux 6d_3/2 et six 6d_5/2 et remontent à proximité des niveaux 7s<ref name="10.1063/1.1385366"/>, bien qu'on n'ait pas calculé de propriétés chimiques particulières liées aux électrons 6d pour l'Modèle:Nobr. L'écart entre les niveaux 7p_1/2 et 7p_3/2 est anormalement élevé : Modèle:Unité/2<ref name="10.1063/1.1385366"/> ; il n'est que de Modèle:Unité/2 pour la sous-couche 6p de l'astate, pour lequel la chimie des électrons 6p_1/2 apparaît déjà comme « limitée »<ref name="10.1007/978-1-4020-9975-5_2"/>. C'est la raison pour laquelle on s'attend à ce que la chimie de l'Modèle:Nobr, si elle peut être étudiée, diffère de celle du reste du groupe 17.

Voir aussi

Articles connexes

• Halogène

Liens externes

• Modèle:Lien web, avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope.
• Communiqué du LLNL américain.