- Unpentennium
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Éléments de la période 8
Période 1 Période 2 Période 3 Période 4 Période 5 Période 6 Période 7 Période 8 Les éléments de la période 8 sont les 50 éléments chimiques hypothétiques de la huitième ligne — ou période — du tableau périodique des éléments, dont aucun n'a jamais été observé à ce jour[1]. Leur étude relève de la physique nucléaire voire de la physique des particules plutôt que de la chimie car il s'agit pour l'heure de parvenir à les synthétiser, puis à les détecter.
Si on parvenait à en produire des quantités suffisantes pour pouvoir en étudier la chimie, ces éléments présenteraient certainement des comportements différents de ceux des périodes précédentes en raison d'une configuration électronique altérée par des effets quantiques et relativistes devenant sensibles à ces niveaux d'énergie, tels que l'électrodynamique quantique, ou encore le couplage spin-orbite, qui divise les sous-couches périphériques en recomposant la répartition des niveaux d'énergie pour former de nouvelles sous-couches apparentes sans rapport avec la périodicité observée pour les éléments de numéro atomique inférieur.
Le nom attribué à ces éléments non attestés est celui de la dénomination systématique de l'UICPA.
Sommaire
Liste des éléments de la période n° 8
Les éléments de la huitième période se répartissent en cinq blocs, étant donné que c'est la première période ayant des éléments du bloc g ; néanmoins, cette notion de blocs serait certainement purement formelle pour les éléments au-delà de la septième période, tant leur configuration électronique devrait être différente de celle des éléments des périodes précédentes.
Éléments du bloc s
Selon toute vraisemblance, les éléments du bloc s de la 8ème période devraient pouvoir être observés dans la décennie 2010, la condition nécessaire étant de disposer d'une sensibilité de l'ordre de quelques dizaines de femtobarns, ce qui est actuellement hors de portée même des installations les plus pointues. Ces éléments seraient les suivants :
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Élément chimique Série chimique Configuration électronique n° 119 Uue Ununennium Peut-être Métal alcalin Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s1 n° 120 Ubn Unbinilium Peut-être Métal alcalino-terreux Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2
Éléments du bloc g
Article détaillé : Superactinide.La 8ème période est la première à posséder des éléments du bloc g. Ils appartiendraient à la série chimique des superactinides, caractérisée par le remplissage progressif des sous-couches électroniques 5g et 6f ; ils pourraient donc avoir des propriétés chimiques rappelant les actinides (caractérisés par le remplissage de la sous-couche 5f), mais la proximité des niveaux d'énergie 5g et 6f, ainsi que leur faible écart avec les niveaux 7d et 8p, pourrait conduire à une relative confusion des sous-couches électroniques dans ces atomes, d'où peut-être des comportements chimiques originaux indépendants de leur position dans le tableau périodique[2].
Leur observabilité serait conditionnée à l'existence de l'hypothétique îlot de stabilité, prédit par le modèle en couches du noyau atomique à travers les nombres magiques (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 et 184) de protons et de neutrons assurant une stabilité particulière aux nucléides qui en sont composés. Si cet îlot de stabilité existe réellement, alors certains isotopes des éléments jusqu'à Z ≈ 127 pourraient avoir des périodes radioactives de l'ordre de quelques secondes[3] et pourraient donc être observables[4] ; en revanche, les nucléides pour lesquels Z > 130 risquent fort de demeurer longtemps inobservables[2] — s'ils sont un jour effectivement détectés.
De surcroît, la position de l'îlot de stabilité serait elle-même incertaine car la détermination des nombres magiques dans les atomes superlourds pourrait obéir à des règles différentes de celles théorisées (et relativement bien vérifiées) avec les atomes plus légers[5], de sorte que, même si cet îlot existait, il pourrait être en réalité situé plus « bas » en termes de numéro atomique, rendant du même coup inobservables tous les superactinides.
Les 18 éléments du bloc g de la 8ème période seraient :
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Sous-couche 5g 121Ubu 122Ubb 123Ubt 124Ubq 125Ubp 126Ubh 127Ubs 128Ubo 129Ube 130Utn 131Utu 132Utb 133Utt 134Utq 135Utp 136Uth 137Uts 138Uto
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Élément chimique Série chimique Configuration électronique n° 121 Ubu Unbiunium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g1 ( * ) n° 122 Ubb Unbibium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g2 ( * ) n° 123 Ubt Unbitrium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g3 ( * ) n° 124 Ubq Unbiquadium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g4 ( * ) n° 125 Ubp Unbipentium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g5 ( * ) n° 126 Ubh Unbihexium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g6 ( * ) n° 127 Ubs Unbiseptium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g7 ( * ) n° 128 Ubo Unbioctium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g8 ( * ) n° 129 Ube Unbiennium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g9 ( * ) n° 130 Utn Untrinilium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g10 ( * ) n° 131 Utu Untriunium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g11 ( * ) n° 132 Utb Untribium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g12 ( * ) n° 133 Utt Untritrium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g13 ( * ) n° 134 Utq Untriquadium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g14 ( * ) n° 135 Utp Untripentium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g15 ( * ) n° 136 Uth Untrihexium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g16 ( * ) n° 137 Uts Untriseptium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s1 5g18 ( * ) n° 138 Uto Untrioctium Superactinide Peut-être 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s2 5g18 ( * )
- ( * ) Ces configurations électroniques sont proposées en fonction des sous-couches électroniques classiques et de la règle de Klechkowski (avec une règle de Hund pour l'élément 137), dont on ignore si elle s'appliquerait encore aux superactinides.
Éléments du bloc f
Appartenant à la série des superactinides et situés en-dessous des actinides dans le tableau périodique, ces éléments, s'ils pouvaient effectivement être observés, présenteraient peut-être des propriétés chimiques similaires, bien que l'effet des électrons de la sous-couche 5g, située à un niveau d'énergie à peine inférieur à la sous-couche 6f, soit difficilement prévisible ; les effets quantiques et relativistes dans le cortège électronique des éléments du bloc f de la huitième période seraient probablement encore plus sensibles que ceux attendus pour les éléments du bloc g, puisque leur numéro atomique est encore plus élevé.
L'existence de tels nucléides semble théoriquement possible (la limite physique se situerait, selon les modèles, entre 170 et 210 protons), en revanche il n'est pas certain que l'observation expérimentale de noyaux aussi lourds soit un jour techniquement à notre portée.
Ces 14 éléments seraient :
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- n° 139 : untriennium Ute
- n° 140 : unquadnilium Uqn
- n° 141 : unquadunium Uqu
- n° 142 : unquadbium Uqb
- n° 143 : unquadtrium Uqt
- n° 144 : unquadquadium Uqq
- n° 145 : unquadpentium Uqp
- n° 146 : unquadhexium Uqh
- n° 147 : unquadseptium Uqs
- n° 148 : unquadoctium Uqo
- n° 149 : unquadennium Uqe
- n° 150 : unpentnilium Upn
- n° 151 : unpentunium Upu
- n° 152 : unpentbium Upb
Éléments des blocs d et p
Si l'élément 153 est formellement classé parmi les superactinides par analogie avec les périodes précédentes, les éléments des blocs d et p de la 8ème période relèvent en fait de la pure extrapolation mathématique et ne sont par conséquent pas classés d'un point de vue chimique. Dans le cas — peu probable — où ils pourraient être un jour étudiés quant à leurs propriétés chimiques, on s'attend à ce que les effets quantiques et relativistes au sein de leur cortège électronique soient tels qu'ils échapperaient à toute classification existante, à l'image de l'ununoctium qui, bien qu'il appartienne, sur la 7ème période, à la colonne des gaz rares, n'en semble pas moins chimiquement déjà assez éloigné.
Notes et références
- ↑ L'élément le plus lourd qui ait jamais été produit est l'ununoctium, de numéro atomique 118, qui termine la 7ème période.
- ↑ a et b Encyclopaedia Britannica : article « Transuranium Element », dont la section « Superactinoid Series » évoque l'impossibilité de prévoir les propriétés chimiques des superactinides en raison de la confusion des niveaux d'énergie des sous-couches 5g et 6f, ainsi que 7d et 8p ; la brève section « End of Periodic Table » en fin d'article situe entre 170 et 210 le nombre limite de protons pouvant être contenus dans un même noyau.
- ↑ On trouve parfois, dans les publications grand public, des périodes évoquées en années, mais cela paraît peu vraisemblable pour des nucléides rassemblant plusieurs centaines de nucléons.
- ↑ Les noyaux dits « doublement magiques » — avec un nombre magique de protons et un nombre magique de neutrons — sont à cet égard considérés comme les plus prometteurs, à commencer par l'unbihexium-310.
- ↑ Robert V. F. Janssens, « Nuclear physics: Elusive magic numbers », dans Nature, vol. 435, 2005, p. 897-898(2) [texte intégral lien DOI (pages consultées le 28/06/2009)]
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