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O, N, C, F, Br, Li… autant de noms de code qui traduisent la matière de tout l'Univers dans une série de cases ordonnées. Après 150 ans d'existence, le tableau périodique n'a pas pris une ride. "Il est présent à tous les cours de chimie, car on l'utilise de manière très fréquente", témoigne Jérôme Thévenaz, enseignant de chimie au collège Rousseau à Genève.
Selon lui, ce tableau représente "un symbole très fort, avec tous les éléments que l'on peut trouver sur Terre. Et c'est le même partout où qu'on aille, peu importe la langue. Tout le monde utilise le même tableau périodique."
Cartographier la nature
Cette trouvaille universelle, l'humanité la doit au chimiste russe, scientifique de génie, Dmitri Mendeleïev. Né en Sibérie en 1834, l'adolescent déménage à Saint-Pétersbourg. Il entreprend des études de chimie qu'il mène brillamment.
Dmitri Mendeleïev, photographié en 1897. [Wikimédia]
En 1869, il élabore ce qui deviendra la cartographie la plus célèbre de la nature. Pendant des années, ses prédécesseurs, allemands et anglais, se creusent la tête pour classer les éléments fondamentaux de la Terre.
Ils sont 63 connus, de masses atomiques distinctes, certains partageant certaines propriétés.
"Dès le 18e siècle, on essaie de comprendre si les éléments chimiques ont des caractéristiques qui permettent de les classifier, car on avait probablement besoin d'avoir un contrôle sur la matière", explique le chimiste Didier Perret, directeur du Chimiscope à l'Université de Genève.
"En contrôlant mieux notre Univers, on peut arriver à mieux le transformer et à créer des nouvelles substances", poursuit-il.
Trois nuits blanches et un rêve
Illustration du premier tableau périodique publié par Dmitri Mendeleiev en février 1869. [Wikipédia]Selon la légende, après trois jours et trois nuits d'intenses réflexions, le tableau apparaît en rêve à Dmitri Mendeleïev. Il a enfin trouvé la solution pour organiser le chaos apparent de la nature: il range les éléments selon leur poids atomique tout en alignant dans chaque colonne ceux qui ont la même réactivité.
S'il y a des trous, peu importe, c'est qu'il reste encore des éléments à découvrir, annonce alors le génie.
L'histoire confirmera la prédiction, raconte Didier Perret: "Mendeleïev pose le principe du tableau périodique des éléments qui ne ressemble pas à l'agencement connu aujourd'hui: il est vertical. Il clame aussi que son modèle est prédictif: les cases vides marquées par un point d'interrogation à certains endroits devraient permettre à l'humanité de trouver des éléments qui existent réellement. Ce qui a été accompli quelques années plus tard."
Jérôme Thévenaz confirme le robustesse de la classification des éléments: "Quand plus tard on a découvert des éléments qui correspondaient exactement à ce qu'il avait prédit, c’est là que la proposition de Mendeleïev a été retenue et on a compris que ce tableau était utile et pertinent."
De 63 à 118 éléments en 150 ans
L'explication du tableau est venue une cinquantaine d'années après la publication de Mendeleïev, quand le scientifique suédois Niels Bohr découvre les constituants de l'atome - son noyau composé de protons et de neutrons et des électrons qui tournent autour.
Les éléments s'ordonnent dans la tableau en fonction de leur nombre d'électrons. Aujourd'hui, le tableau périodique compte 92 éléments naturels et 16 artificiels ajoutés au fil des découvertes successives.
Le tableau périodique des éléments en 2018. [International Union of Pure and Applied Chemistry]
Les éléments artificiels les plus lourds – appelés éléments "super-lourds" - ont été synthétisés récemment par des physiciens dans des accélérateurs de particules. "Ils sont obtenus par accélération d'un ion lourd qui vient s'écraser sur un autre ion lourd en espérant qu'il y ait un mariage, une fusion générant un nouvel élément", explique Didier Perret.
"La stabilité de ces éléments est relative; elle se chiffre en quelques millisecondes ou dixièmes de secondes maximum. Donc ce sont des éléments qui sont extraordinairement furtifs", précise le directeur du Chimiscope.
Le dernier en date - le 118e – a été découvert en 2016 avec trois autres éléments superlourds, et nommé "oganesson" en référence au scientifique russe Yuri Ogganessian.
La course aux éléments synthétiques superlourds continue puisqu'en avril 2019, l'accélérateur du laboratoire russe de Doudna reprendra ses activités pour tenter de fabriquer, l'espace d'un cours instant, le 119e élément.
Aurélie Coulon / fme