Radiochimie
La radiochimie traite principalement de la chimie des radionucléides et de l'effet des radiations ionisantes sur les atomes et molécules (ex. : l'eau). Elle utilise également la radioactivité pour étudier des réactions chimiques ordinaires. Tous les isotopes instables des éléments subissent une désintégration radioactive et émettent des radiations (ces isotopes sont appelés radioisotopes). La radiation émise peut être de trois types : alpha, bêta ou gamma :
- radiation α (alpha) : émission d'une particule alpha (un noyau d'hélium). Quand cela se produit, la masse atomique de l'atome diminue de 4 et le nombre atomique diminue de 2 ;
- radiation β (bêta) : transformation d'un neutron en proton ou l'inverse ;
- radioactivité β+ : transformation d'un neutron en proton s'accompagnant de l'émission d'un électron et d'un anti-neutrino,
- ou radioactivité β− (plus courante) : transformation d'un proton en neutron s'accompagnant de l'émission d'un positron (l'anti-particule de l'électron) et d'un neutrino ;
- radiation gamma : émission d'un rayonnement électromagnétique (comme les rayons X) très énergétique issu du noyau d'un atome. L'émission du photon est due à la désexcitation d'un noyau issu d'une désintégration ou d'une fission d'un autre noyau.
Ces trois types de radiations peuvent être distingués par leur taux de pénétration respectif :
- les radiations alpha peuvent facilement être stoppées par quelques centimètres d'air ou de papier ;
- les radiations bêta peuvent être arrêtées par une feuille d'aluminium de quelques millimètres d'épaisseur ;
- les radiations gamma sont les plus pénétrantes et requièrent une épaisseur importante d'un matériau dense comme le plomb (Pb) pour réduire son intensité.
La radiochimie est la partie de la science qui analyse ces réactions basées sur des radiations ionisantes. La radiochimie comprend également la production des radioisotopes et de leurs composés issus du traitement de matériaux naturels ou irradiés ayant des propriétés radioactives. L'analyse radiochimique est la branche de la radiochimie qui identifie et caractérise les radioisotopes dans un échantillon.
La radiochimie se rapproche de la chimie nucléaire, avec ces applications de techniques chimiques aux études nucléaires et ces applications de radioactivité aux problèmes chimiques et biochimiques.
Il existe beaucoup de substances naturelles qui contiennent des éléments radioactifs en quantité significative. C'est le cas de l'uranium (U), du radium (Ra) et du thorium (Th).
Histoire
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La radiochimie a été inventée par Marie Curie à la fin du XIXe siècle, ce qui l'amène à découvrir et à isoler le polonium et le radium[1].
En 1934, Frédéric et Irène Joliot-Curie identifient le premier radioisotope synthétique, le phosphore 30, obtenu en bombardant de l'aluminium par des particules α dans une solution contenant du phosphore : ils observent que le phosphore obtenu ensuite par précipitation est radioactif[1].
Enseignement
[modifier | modifier le code]La radiochimie, ensuite traditionnellement définie comme l'étude de la chimie des noyaux instables et incluant la chimie des actinides, reste enseignée, en France notamment, dans un cadre étroit (très lié à l'industrie nucléaire)[2]. En 2026, trois chimistes français (du CNRS et du CEA) plaident pour une refonte des cursus d'enseignement. Ils recommandent d'hybrider l'enseignement de la radiochimie avec des disciplines voisines (physique nucléaire et des rayonnements, chimie des matériaux, chimie de coordination, chimie analytique, voire sciences humaines et sociales comme la sociologie), pour élargir la formation et replacer la chimie des actinides dans un contexte plus vaste (par exemple celui des éléments du bloc d (notion qui désigne, en chimie et en physique atomique, l'ensemble des éléments dont les électrons de valence occupent les orbitales d, c'est à dire les métaux de transition du tableau périodique (du groupe 3 au groupe 12), caractérisés par des états d'oxydation multiples) ; une chimie de coordination riche et des propriétés électroniques particulières qui jouent un rôle central dans la toxicologie, l'écotoxicologie, la catalyse, les matériaux et la chimie des métaux lourds (dont les actinides peuvent être rapprochés sur le plan conceptuel si on élargit l'enseignement de la chimie inorganique), ce qui pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pédagogiques et scientifiques[2].
Références
[modifier | modifier le code]- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Radiochemistry » (voir la liste des auteurs).
- 1 2 Bernard Fernandez, De l'atome au noyau : Une approche historique de la physique atomique et de la physique nucléaire, Ellipses, , 597 p. (ISBN 978-2729827847), partie V, chap. 7 (« La découverte de la radioactivité artificielle »).
- 1 2 (en) Christophe Den Auwer, Jean Aupiais, Nicolas Dacheux et Philippe Moisy, « Shall We Teach Actinide Chemistry with a Disciplinary Approach, Only? », Journal of Chemical Education, vol. 103, no 5, , p. 2406-2412 (ISSN 0021-9584 et 1938-1328, DOI 10.1021/acs.jchemed.5c01567
).
