Flérovium

Le flérovium (symbole Fl) est l'élément chimique de numéro atomique 114. Il correspond à l'ununquadium (Uuq) de la dénomination systématique de l'IUPAC, et est encore appelé  dans la littérature. Il a été synthétisé pour la première fois en  par une réaction  au  (FLNR) de l'Institut unifié de recherches nucléaires () situé à Doubna, dans l'oblast de Moscou. L'IUPAC a validé son identification le  et lui a donné son nom définitif le  en référence au FLNR.

Il s'agit d'un transactinide très radioactif, dont l'isotope le plus stable, le 289Fl, a une période radioactive d'environ . Il posséderait cependant un isomère nucléaire Fl dont la demi-vie atteindrait plusieurs dizaines de secondes, ce qui serait la plus longue jamais observée pour un élément superlourd. Selon la théorie MM (Microscopic-Macroscopic) décrivant le noyau atomique, l'isotope 298Fl, avec le « nombre magique » de , pourrait être au centre d'un îlot de stabilité prédit par le modèle en couches de la structure nucléaire des atomes.

Le flérovium présenterait des affinités avec la famille des métaux pauvres, bien qu'on ait initialement suspecté un comportement de gaz rare induit par une configuration électronique modifiée par des effets quantiques de couplage spin-orbite et d'électrodynamique quantique.

La validation par l'IUPAC de l'observation du flérovium est la suite logique de celle de la caractérisation du copernicium, qui impliquait de facto la validation des données expérimentales relatives au flérovium à travers la chaîne de désintégrations :

.

Synthèse 

Une équipe de l'Institut unifié de recherches nucléaires (JINR) à Doubna en Russie a publié en janvier 1999 avoir bombardé une cible de  avec des ions , produisant un unique atome identifié comme du 289Fl avec une  à  en . Cette observation n'a toutefois pas pu être renouvelée, et on suppose qu'il pourrait s'agir d'un  289mFl.

La même équipe a publié en juillet 1999 avoir remplacé la cible de  par du  afin de produire d'autres isotopes et obtenu deux atomes de 287Fl avec une  à  en . Là encore, l'observation n'a pu être renouvelée, et on l'attribue à un possible isomère métastable 287mFl.

La synthèse à présent confirmée des premiers noyaux de flérovium a été réalisée en juin 1999 lorsque la même équipe a repris l'expérience réalisée avec le  : deux atomes de flérovium ont été à nouveau produits, avec une  à  en . Cette observation a été attribuée dans un premier temps à du 288Fl en raison des observations précédentes, mais une analyse approfondie a permis de l'attribuer de façon certaine à du 289Fl.

 +  ⟶  ⟶  + 3 .

La période radioactive théorique de la désintégration α des isotopes du flérovium est conforme aux observations. L'isotope 298Fl aurait une période radioactive théorique de .

La synthèse du Cn, publiée en mai 2009, est venue confirmer indirectement les résultats obtenus précédemment sur le 287Fl (ainsi que sur le 291Lv).

Le tableau ci-dessous résume l'état de l'art en matière de production d'isotopes du flérovium :

{| class="wikitable"
|- align="center"
! width="20%" | Ion
! width="20%" | Cible
! width="20%" | Isotope
! width="40%" | Statut de l'expérience
|- align="center"
| 76Ge
| 208Pb
| 284Fl
|  Échec
|- align="center"
| 54Cr
| 232Th
| 286Fl
| Réaction non publiée
|- align="center"
| 50Ti
| 238U
| 288Fl
| Réaction non publiée
|- align="center"
| 48Ca
| 244Pu
| 292Fl
|  Succès
|- align="center"
| 48Ca
| 242Pu
| 290Fl
|  Succès
|- align="center"
| 48Ca
| 239Pu
| 287Fl
| Réaction non publiée
|- align="center"
| 40Ar
| 248Cm
| 288Fl
| Réaction non publiée
|- align="center"
| 36S
| 249Cf
| 285Fl
| Réaction non publiée
|}

Propriétés 

Des expériences assez complexes d'adsorption de 287Fl sur de l'or ont été réalisées au printemps 2007 par des équipes du Flerov Laboratory for Nuclear Reactions (FLNR, au sein du JINR à Dubna, en Russie) et de l'Institut Paul Scherrer (PSI, dans le canton d'Argovie, en Suisse), qui ont suggéré un comportement en accord avec celui attendu pour un gaz rare volatil ; ces résultats viennent appuyer des études théoriques indiquant que le flérovium pourrait avoir le comportement d'un gaz rare en raison d'effets relativistes dans son cortège électronique qui en modifieraient la configuration.

Îlot de stabilité : isotope 298 du flérovium 

La théorie MM (Microscopic-Macroscopic) décrivant la structure nucléaire suggère de rechercher l'hypothétique « îlot de stabilité » autour du nucléide 298Fl, qui serait « doublement magique » avec  et . Cela pousse à créer des isotopes de flérovium plus riches en neutrons que ceux synthétisés jusqu'à présent, qui demeurent très instables et se désintègrent par fission spontanée (produisant une variété de radionucléides), désintégration α, émission de positron ou capture électronique (donnant de ). La difficulté est alors de trouver la combinaison de l'ion lourd et de la cible qui permettra de synthétiser un noyau comportant exactement  pour  : il faudrait par exemple utiliser des ions  sur une cible  pour avoir le compte juste, ce qui n'est pas envisageable compte tenu de l'extrême difficulté à obtenir des quantités suffisantes de 50Ca et surtout de 248Pu. L'idée alternative serait alors de procéder à la quasi-fusion de noyaux massifs, en misant sur le caractère stabilisateur des couches nucléaires saturées qui tendrait à orienter les réactions nucléaires vers la production de noyaux , via par exemple la réaction :

 +  ⟶  +  + 2 

dans laquelle les nucléides 298Fl et 40Ca sont « doublement magiques » — du moins si 114 est bien un nombre magique de protons dans un noyau ayant 184 neutrons comme l'affirme la théorie MM.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes 

 Structure nucléaire
 Modèle en couches
 Nombre magique (physique)
 Îlot de stabilité

Liens externes 
  WebElements.com - Uuq
 , avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope

Transactinide