Élément synthétique

En chimie, un élément synthétique est un élément chimique absent du milieu naturel et qui, pour être observé, doit être produit artificiellement par une réaction nucléaire. Il peut s'agir d'éléments qui étaient présents lors de la formation de la Terre mais se sont désintégrés depuis lors, ou bien d'éléments trop lourds pour avoir pu être formés par nucléosynthèse stellaire — hormis, dans certains cas, lors d'explosions de supernovae. À la première catégorie appartiennent tous les éléments synthétiques de numéro atomique allant jusqu'à 94 (qui correspond au plutonium) et dont aucun isotope n'a une durée de vie supérieure à 400 millions d'années (¹ ⁄₁₀ de l'âge de la Terre) : ces éléments ne sont plus présents sur Terre qu'à l'état de traces, hormis ceux qui résultent de la désintégration du thorium ou de l'uranium et qui sont continuellement reformés (comme le radium, le radon et le polonium). À la seconde catégorie appartiennent tous les éléments dont le numéro atomique est strictement supérieur à 94.

Éléments présents sur Terre seulement à lʼétat de traces[modifier | modifier le code]

Il existe neuf éléments^{[réf. souhaitée]} trouvés naturellement sur Terre seulement à lʼétat de traces et qui doivent être synthétisés pour en disposer en quantité significative. L'exemple typique est le plutonium, dont on trouve des traces dans le minerai d'uranium mais qui est synthétisé dans les réacteurs nucléaires pour disposer de quantités suffisantes de matériau fissile. Il en va de même du technétium, dont l'isomère technétium 99m est très largement utilisé en médecine nucléaire, et qui doit être synthétisé à partir de molybdène 99 lui-même synthétisé par irradiation de combustible nucléaire dans des centrales dédiées. Hormis le polonium, le francium, l'actinium et le protactinium, ces éléments sont généralement considérés comme synthétiques au même titre que les autres dans la mesure où ils ont été observés pour la première fois comme produits de réactions nucléaires en laboratoire avant de s'avérer être également présents dans le milieu naturel à l'état de traces :

Élément	Symbole	Z	Découverte
Technétium	Tc	43	Caractérisation dans du molybdène soumis à activation neutronique	UNIPA, 1936
Prométhium	Pm	61	Caractérisation dans les produits de fission de l'uranium	ORNL, 1945
Polonium	Po	84	Caractérisation à partir de pechblende	P & M. Curie, 1898
Astate	At	85	Synthèse par fusion nucléaire : 4 2He + 209 83Bi → 213 85At* → 211 85At + 2 1 0n	LBNL, 1940
Francium	Fr	87	Caractérisation à partir d'un échantillon d'actinium 227 89Ac	Institut Curie, 1939
Actinium	Ac	89	Caractérisation à partir de pechblende Caractérisation comme substance semblable au lanthane	A.-L. Debierne, 1899 F. Giesel, 1902
Protactinium	Pa	91	Caractérisation à partir d'uranium	K. Fajans, 1913
Neptunium	Np	93	Synthèse par capture neutronique : 1 0n + 238 92U → 239 92U → 239 93Np + β⁻	LBNL, 1940
Plutonium	Pu	94	Synthèse par fusion nucléaire : 238 92U (2 1D, 21 0n) 238 93Np → 238 94Pu + β⁻	LBNL, 1940

Éléments synthétiques[modifier | modifier le code]

Par définition, les éléments synthétiques sont absents du milieu naturel terrestre^[a]. Depuis la découverte de la fission nucléaire en 1938, on a produit artificiellement 26 éléments et des centaines d'isotopes^[1]. Il s'agit en premier lieu des actinides transuraniens jusqu'au lawrencium, puis des transactinides :

Élément	Symbole	Z	Première réaction de synthèse validée par l'IUPAC
Américium	Am	95	2 1 0n + 239 94Pu → 241 94Pu → 241 95Am + β⁻	LBNL, 1944
Curium	Cm	96	4 2He + 239 94Pu → 243 96Cm → 242 96Cm + 1 0n	LBNL, 1944
Berkélium	Bk	97	4 2He + 241 95Am → 245 97Bk → 243 97Bk + 2 1 0n	LBNL, 1949
Californium	Cf	98	4 2He + 242 96Cm → 246 98Cf → 245 98Cf + 1 0n	LBNL, 1950
Einsteinium	Es	99	1 0n + 252 98Cf → 253 98Cf → 253 99Es + β⁻	LBNL, 1954
Fermium	Fm	100	1 0n + 253 99Es → 254 99Es → 254 100Fm + β⁻	LBNL, 1954
Mendélévium	Md	101	4 2He + 253 99Es → 257 101Md → 256 101Md + 1 0n	LBNL, 1955
Nobélium	No	102	22 10Ne + 238 92U → 260 102No* → 254 102No + 6 1 0n	JINR, 1966
Lawrencium	Lr	103	11 5B + 252 98Cf → 263 103Lr* → 258 103Lr + 5 1 0n 18 8O + 243 95Am → 261 103Lr* → 256 103Lr + 5 1 0n	LBNL, 1961 JINR, 1965
Rutherfordium	Rf	104	22 10Ne + 242 94Pu → 264 104Rf* → 259 104Rf + 5 1 0n 12 6C + 249 98Cf → 261 104Rf → 257 104Rf + 4 1 0n	JINR, 1964 LBNL, 1969
Dubnium	Db	105	22 10Ne + 243 95Am → 265 105Db* → 260 105Db + 5 1 0n 15 7N + 249 98Cf → 264 105Db* → 260 105Db + 4 1 0n	JINR, 1968 LBNL, 1970
Seaborgium	Sg	106	54 24Cr + 208 82Pb → 262 106Sg* → 260 106Sg + 2 1 0n 18 8O + 249 98Cf → 267 106Sg* → 263m 106Sg + 4 1 0n	JINR, 1974 LBNL, 1974
Bohrium	Bh	107	54 24Cr + 209 83Bi → 263 107Bh* → 262 107Bh + 1 0n	GSI, 1981
Hassium	Hs	108	58 26Fe + 208 82Pb → 266 108Hs* → 265 108Hs + 1 0n	GSI, 1984
Meitnérium	Mt	109	58 26Fe + 209 83Bi → 267 109Mt* → 266 109Mt + 1 0n	GSI, 1982
Darmstadtium	Ds	110	62 28Ni + 208 82Pb → 270 110Ds* → 269 110Ds + 1 0n	GSI, 1994
Roentgenium	Rg	111	64 28Ni + 209 83Bi → 273 111Rg* → 272 111Rg + 1 0n	GSI, 1994
Copernicium	Cn	112	70 30Zn + 208 82Pb → 278 112Cn* → 277 112Cn + 1 0n	GSI, 1996
Nihonium	Nh	113	209 83Bi + 70 30Zn → 279 113Nh* → 278 113Nh + 1 0n	RIKEN, 2004
Flérovium	Fl	114	48 20Ca + 244 94Pu → 292 144Fl* → 289 144Fl + 3 1 0n	JINR, 1998
Moscovium	Mc	115	48 20Ca + 243 95Am → 291 115Mc* → 287 115Mc + 4 1 0n	JINR, 2003
Livermorium	Lv	116	48 20Ca + 248 96Cm → 296 116Lv* → 293 116Lv + 3 1 0n	JINR, 2000
Tennesse	Ts	117	48 20Ca + 249 97Bk → 297 117Ts* → 293 117Ts + 4 1 0n	JINR, 2010
Oganesson	Og	118	48 20Ca + 249 98Cf → 297 118Og* → 294 118Og + 3 1 0n	JINR, 2002

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

↑ Mais ils peuvent être détectés dans le spectre de certaines supernovae, comme le californium.

Références[modifier | modifier le code]

↑ (en) R. Mark Wilson, « Oganesson is an oddball among noble gases », Physics Today,‎ 5 février 2018 (DOI 10.1063/PT.6.1.20180205a).

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Élément chimique, dont la liste des éléments indique également leur abondance naturelle
Radioisotope (tous les éléments synthétiques ne comptent que des radioisotopes)

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Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Lanthanides	Métaux de transition	Métaux pauvres	Métalloïdes	Non-métaux	Halogènes	Gaz nobles	Éléments non classés
		Actinides
		Superactinides

[1] Mais ils peuvent être détectés dans le spectre de certaines supernovae, comme le californium.

[2] (en) R. Mark Wilson, « Oganesson is an oddball among noble gases », Physics Today,‎ 5 février 2018 (DOI 10.1063/PT.6.1.20180205a).

[a]

[1]