Flérovium

Flérovium

Caractéristiques du flérovium

Symbole : Fl
Masse atomique : 289 u
Numéro CAS : 54085-16-4
Configuration électronique : [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p²
Numéro atomique : 114
Groupe : 14
Bloc : p
Famille d’éléments : Indéterminée
Électronégativité : –
Point de fusion : –

Le flérovium, élément atomique n°114 de symbole Fl : ses caractéristiques, ses isotopes, sa synthèse et ses propriétés.

Le flérovium est un élément chimique, de symbole chimique Fl et de numéro atomique 114. Suivant la dénomination de l’IUPAC, il correspond à l’ununquadium, représenté sous le symbole chimique Uuq. Dans la littérature, le flérovium est appelé élément 114. Sa synthèse a été effectuée pour la première fois en décembre 1998. Elle a été réalisée par une réaction ²⁴⁴Pu (⁴⁸Ca, 3n) ²⁸⁹Fl. Elle s’est tenue à l’institut unifié de recherches nucléaires (JINR), au Flerov Laboratory for Nuclear Reactions (FLNR). L’institut se trouve à Dubna, dans l’oblast de Moscou. Son identification a été validée par l’IUPAC le 1^er juin 2011. Son nom définitif lui a été attribué le 30 mai 2012en référence au FLNR.

Position du flérovium dans le tableau périodique

Selon le tableau périodique, cet élément chimique appartient au groupe 14, à la 7^e période et au bloc p. Son appartenance à une famille d’éléments est indéterminée. Sa configuration électronique est le [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p². Ses électrons par niveau d’énergie peuvent être 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4.

Caractéristiques du flérovium

Le flérovium est un corps simple, présumé solide, de masse atomique [289] et de masse volumique 14 g·cm^-3. Son système cristallin se présenterait sous une forme hexagonale compacte. Son N° de cas est 54085-16-4.

Un comportement semblable à celui d’un gaz rare a été initialement suspecté chez le flérovium. Cela est dû à une configuration électronique transformée par des effets quantiques de couplage spin-orbite et d’électrodynamique quantique. Pourtant, le flérovium présentait des affinités avec la famille des métaux pauvres.

La validation par l’IUPAC de l’observation du flérovium et la caractérisation du copernicium se suivent logiquement. Cela implique la validation des données expérimentales afférentes au flérovium, par la chaîne de désintégrations :

116 291 L v → 18 m s α 10 , 74 M e V 114 287 F l → 0 , 48 s α 10 , 02 M e V 112 283 C n

Isotopes

Le flérovium est un transactinide présentant une radioactivité notable. Le ²⁸⁹Fl constitue son isotope le plus stable, ayant une période radioactive d’environ 2,6 s. Cependant, cet élément posséderait un isomère nucléaire ^289mFl. Sa demi-vie serait la plus longue jamais observée, pour un élément super lourd. En effet, elle atteindrait plusieurs dizaines de secondes. La théorie MM ou Microscopic-Macroscopicdécrit le noyau atomique. Elle montre que l’isotope ²⁹⁸Fl serait susceptible de posséder le « nombre magique » de 184 neutrons. Par conséquent, il pourrait être au centre d’un îlot de stabilité prédit par le modèle en couches de la structure nucléaire des atomes.

Le tableau ci-dessous montre les isotopes les plus stables :

Isotope	AN	Période	MD	ED	PD
²⁸⁴Fl	{syn.}	2,5^+1,8 _−0,8 ms	FS
²⁸⁵Fl	{syn.}	125 ms	α	10,41(5)	²⁸¹Cn
²⁸⁶Fl	{syn.}	0,13 s	60 % FS 40 % α	10,19	²⁸²Cn
²⁸⁷Fl	{syn.}	0,48 s	α	10,02	²⁸³Cn
²⁸⁸Fl	{syn.}	0,8 s	α	9,94	²⁸⁴Cn
²⁸⁹Fl	{syn.}	2,6 s	α	9,82 9,48	²⁸⁵Cn

AN correspond à l’abondance naturelle. MD représente le mode de désintégration. Ed signifie énergie de désintégration. PD désigne les produits de désintégration.

Synthèse

En janvier 1999, une équipe du JINR a publié qu’elle avait bombardé une cible de plutonium 244 avec des ions calcium 48. Cet acte a permis d’identifier un seul atome, le ²⁸⁹Fl, d’une désintégration α à 9,67 MeV en 30 s. Toutefois, cette observation n’a pas pu être renouvelée. Par supposition, il peut s’agir d’un isomère métastable ^289mFl. En juillet 1999, la même équipe a annoncé avoir remplacé la cible de plutonium 244 par du plutonium 242. Le but a été de produire d’autres isotopes. L’équipe a ainsi obtenu deux atomes de ²⁸⁷Fl, avec une désintégration α à 10,29 MeV en 5,5 s. Pourtant, encore une fois, l’observation n’a pas pu être renouvelée. Cela serait dû à un isomère métastable ^287mFl. La synthèse confirmée des premiers noyaux de flérovium a été effectuée en juin 1999. C’est à cette époque que la même équipe a réalisé l’expérience faite avec le plutonium 244. Deux atomes de flérovium, avec une désintégration α à 9,82 MeV en 2,6 s ont été à nouveau produits. Suite aux précédentes études, l’observation a d’abord été attribuée au ²⁸⁸Fl, mais après une analyse approfondie, le ²⁸⁹Fl a été confirmé.

Les observations et la période radioactive théorique de la désintégration α des isotopes du flérovium sont similaires. L’isotope ²⁹⁸Fl disposerait d’une période radioactive théorique de 17 jours. La synthèse du ²⁸³Cn, publiée en mai 2009, confirme d’une façon indirecte les précédents résultats obtenus sur le ²⁸⁷Fl et le ²⁹¹Lv.

Voici le tableau résumant l’état de l’art, en matière de production d’isotopes du flérovium :

Ion	Cible	Isotope	Statut de l’expérience
⁷⁶Ge	²⁰⁸Pb	²⁸⁴Fl	Échec
⁵⁴Cr	²³²Th	²⁸⁶Fl	Réaction non publiée
⁵⁰Ti	²³⁸U	²⁸⁸Fl	Réaction non publiée
⁴⁸Ca	²⁴⁴Pu	²⁹²Fl	Succès
⁴⁸Ca	²⁴²Pu	²⁹⁰Fl	Succès
⁴⁸Ca	²³⁹Pu	²⁸⁷Fl	Réaction non publiée
⁴⁰Ar	²⁴⁸Cm	²⁸⁸Fl	Réaction non publiée
³⁶S	²⁴⁹Cf	²⁸⁵Fl	Réaction non publiée

Propriétés du flérovium

Des équipes du Flerov Laboratory for Nuclear Reactions (FLNR) ont réalisé des expériences assez complexes d’adsorption de ²⁸⁷Fl sur de l’or. Ces expériences ont été effectuées au sein du JINR à Dubna, en Russie et de l’Institut Paul Scherrer (PSI). Cet institut se trouve dans le canton d’Argovie, en Suisse. Elles ont proposé un comportement en accord avec celui attendu pour un gaz rare volatile. Les résultats obtenus appuient les études théoriques sur le flérovium. Ils indiquent l’existence d’un comportement de gaz rare chez le flérovium. En effet, cet élément a des effets relativistes dans son électronique, modifiant ainsi la configuration.

Isotope 298 du flérovium : îlot de stabilité

La description de la structure nucléaire par la MM (Microscopic-Macroscopic) suggère de retrouver l’hypothétique « îlot de stabilité » autour du nucléide ²⁹⁸Fl. Elle serait « doublement magique » avec 184 neutrons et 114 protons. Cela incite à constituer des isotopes de flérovium plus riches en neutrons. Ceux synthétisés jusqu’à présent en ont moins et restent très instables. Par conséquent, ils se désintègrent par fission spontanée, en produisant une variété de radionucléides. Leur désintégration peut être également due à la désintégration α, à l’émission de position ou à la capture électronique. Cette dernière fournit de l’élément 113. Trouver la combinaison de l’ion lourd et de la cible permettant de synthétiser un noyau contenant exactement 184 neutrons pour 114 protons est difficile. Pour avoir le compte juste, on peut utiliser des ions calcium 50 sur une cible plutonium 248. Mais ceci n’est pas envisageable, car obtenir des quantités suffisantes de ⁵⁰Ca et surtout de ²⁴⁸Pu est compliqué. La quasifusion de noyaux massifs constitue une idée alternative. Le procédé consiste à miser sur le caractère stabilisateur des couches nucléaires saturées. Ce caractère tendrait à diriger les réactions nucléaires vers la production de noyaux doublement sphériques. Les nucléides ²⁹⁸Fl et ⁴⁰Ca issus de cette réaction seront « doublement magiques » à une condition. Selon la théorie MM, le nombre magique de protons dans un noyau à 184 neutrons est d’au moins 114. Elle peut s’obtenir par cet exemple de réaction :