Les éléments synthétiques : les éléments présents sur Terre à l’état de traces et les synthétiques.
Un élément synthétique est une substance chimique qui est absente du milieu naturel. Sa détection n’est pas évidente, car il est nécessaire de réaliser une réaction nucléaire.
Les éléments synthétiques viennent de la formation de la Terre. Cependant, ils se sont désintégrés. Ils peuvent également être des éléments lourds. Ces éléments n’ont donc pas pu être formés par des réactions nucléaires se produisant à l’intérieur des étoiles ou par nucléosynthèse stellaire. Les éléments synthétiques ayant un numéro atomique entre 1 et 94 étaient présents lors de la formation de la Terre. La durée de vie de leur isotope est inférieure à quatre cents millions d’années, soit un dixième de l’âge de la Terre.
Les éléments synthétiques sont présents à l’état de traces sur Terre, à l’exception de ceux résultant de la désintégration de l’uranium (U) ou du thorium (Th). Les éléments reformés continuellement comme le radon, le radium et le polonium ne font pas partie de cette catégorie. Tous les éléments disposant d’un numéro atomique supérieur à 94 appartiennent à la catégorie des éléments transuraniens. En d’autres termes, leur numéro atomique est plus de 92, donc supérieur à celui de l’uranium.
Les éléments chimiques entre 93 et 118 ne disposent pas d’isotope stable. On dit qu’ils sont des radioéléments. Ils sont produits artificiellement à travers des réacteurs nucléaires, notamment ceux qui sont légers. Les éléments plus lourds sont produits par des accélérateurs de particules dans des laboratoires de recherche spécialisés.
Les éléments présents sur Terre à l’état de traces
On recense neuf éléments qui ne sont présents sur Terre qu’à l’état de traces. Ils ont besoin d’être synthétisés afin d’en disposer en quantité suffisante. Par exemple, on trouve des traces de plutonium dans le minerai d’uranium. Il faut toutefois que ce dernier soit synthétisé dans des réacteurs nucléaires pour qu’il puisse disposer de quantités significatives de matériau fissile.
Le technétium (Tc) fait également partie des éléments présents seulement sur terre à l’état de traces. Son isomère 99m est utilisé en médecine nucléaire. Il nécessite plusieurs synthèses. En effet, il est synthétisé à partir de molybdène 99. Ensuite, ce dernier est synthétisé par irradiation de combustible nucléaire. À l’exception du francium, du protactinium, du polonium et de l’actinium, ces éléments sont synthétiques. En effet, les observations en laboratoire ont révélé qu’ils sont des produits de réactions nucléaires. On a par la suite découvert leur présence dans le milieu naturel seulement à l’état de traces.
Voici la liste des éléments présents sur Terre à l’état de traces :
Technétium
- Symbole : Tc
- Nombre de protons (Z) : 43
- Découverte : caractérisation dans du molybdène en 1936 à l’université de Palerme (UNIPA) en Sicile, Italie.
Prométhium
- Symbole : Pm
- Nombre de protons (Z) : 61
- Découverte : caractérisation dans différents produits de fission de l’élément chimique U par le laboratoire national d’Oak Ridge aux États-Unis en 1945.
Plutonium
- Symbole : Pu
- Nombre de protons (Z) : 94
- Découverte : synthèse par fusion nucléaire réalisée par le laboratoire national Lawrence-Berkeley (LBNL) aux États-Unis en 1940.
Neptunium
- Symbole : Np
- Nombre de protons (Z) : 93
- Découverte : synthèse par capture neutronique réalisée au sein du laboratoire national Lawrence-Berkeley (LBNL) aux États-Unis en 1940.
Polonium
- Symbole : Po
- Nombre de protons (Z) : 84
- Découverte : caractérisation à partir d’un échantillon de pechblende par les deux Français Pierre Curie et Marie Sklodowska Curie en 1898.
Francium
- Symbole : Fr
- Nombre de protons (Z) : 87
- Découverte : caractérisation à partir de l’actinium par Marguerite Perey à l’Institut Curie, France en 1939.
Protactinium
- Symbole : Pa
- Nombre de protons (Z) : 91
- Découverte : caractérisation à partir de l’élément chimique de symbole U ou l’uranium par Kasimir Fajans aux États-Unis en 1913.
Astate
- Symbole : At
- Nombre de protons (Z) : 85
- Découverte : synthèse par fusion nucléaire au sein du laboratoire national Lawrence-Berkeley (LBNL) aux États-Unis en 1940.
Actinium
- Symbole : Ac
- Nombre de protons (Z) : 89
- Découverte : caractérisation à partir d’un échantillon de pechblende réalisée par le physicien français André-Louis Debierne en 1899. Caractérisation en étant une substance similaire au lanthane par le chimiste allemand Friedrich Giesel en 1902.
Les éléments synthétiques
Un élément synthétique est absent du milieu naturel terrestre. On peut recenser vingt-six éléments issus d’une production artificielle ainsi que des centaines d’isotopes depuis 1938. En effet, cette année marque la découverte de la fission nucléaire.
Voici la liste des éléments synthétiques :
Américium
- Symbole : Am
- Nombre de protons (Z) : 95
Berkélium
- Symbole : Bk
- Nombre de protons (Z) : 97
Einsteinium
- Symbole : Es
- Nombre de protons (Z) : 99
Mendélévium
- Symbole : Md
- Nombre de protons (Z) : 101
Lawrencium
- Symbole : Lr
- Nombre de protons (Z) : 103
Dubnium
- Symbole : Db
- Nombre de protons (Z) : 105
Bohrium
- Symbole : Bh
- Nombre de protons (Z) : 107
Meitnerium
- Symbole : Mt
- Nombre de protons (Z) : 109
Roentgenium
- Symbole : Rg
- Nombre de protons (Z) : 111
Nihonium
- Symbole : Nh
- Nombre de protons (Z) : 113
Moscovium
- Symbole : Mc
- Nombre de protons (Z) : 115
Tennesse
- Symbole : Ts
- Nombre de protons (Z) : 117
Curium
- Symbole : Cm
- Nombre de protons (Z) : 96
Californium
- Symbole : Cf
- Nombre de protons (Z) : 98
Fermium
- Symbole : Fm
- Nombre de protons (Z) : 100
Nobélium
- Symbole : No
- Nombre de protons (Z) : 102
Rutherfordium
- Symbole : Rf
- Nombre de protons (Z) : 104
Seaborgium
- Symbole : Sg
- Nombre de protons (Z) : 106
Hassium
- Symbole : Hs
- Nombre de protons (Z) : 108
Darmstadtium
- Symbole : Ds
- Nombre de protons (Z) : 110
Flérovium
- Symbole : Fl
- Nombre de protons (Z) : 114
Livermorium
- Symbole : Lv
- Nombre de protons (Z) : 116
Oganesson
- Symbole : Og
- Nombre de protons (Z) : 118
Copernicium
- Symbole : Cn
- Nombre de protons (Z) : 112
Cette liste des éléments synthétiques regroupe :
- les actinides transuraniens (les éléments chimiques dont le numéro atomique est supérieur à 92) ;
- le lawrencium ;
- les transactinides (les éléments chimiques dont le numéro atomique est supérieur à 103).
L’Union internationale de chimie pure et appliquée ou IUPAC a validé la première réaction de synthèse de tous ces éléments synthétiques.