Éléments dont le nombre atomique est supérieur à 92. (Dans le tableau de la classification périodique des éléments* chimiques, ces éléments sont situés au-delà de l’uranium, d’où leur nom.)

Propriétés chimiques

• Au point de vue chimique, ces éléments constituent une famille analogue à celle des terres* rares et occupent une place bien déterminée dans le tableau périodique.

Les valences chimiques sont 3, 4, 5 ou 6 et on constate qu’elles augmentent avec les numéros atomiques des éléments considérés : propriété intéressante pour la séparation chimique de ces corps.

On connaît un certain nombre d’isotopes pour chaque transuranien, une douzaine en moyenne pour chacun de ceux qui ont un numéro atomique compris entre 93 et 100, et seulement quelques-uns pour les cinq autres.

• Les transuraniens sont tous radioactifs : émetteurs α, leurs périodes — faibles si on les compare aux périodes des éléments naturels — sont d’autant plus petites que les numéros atomiques sont plus élevés.

La période du est 24 000 ans ; elle est de 7 000 ans pour le de 4,5 jours pour le de 10 minutes pour le

• Les transuraniens n’existent pas dans la nature, ce qui s’explique par le fait que leur période est courte en comparaison de la date de la formation de la Terre (de 4 à 5 milliards d’années).

Par exemple, la période du neptunium : le premier des transuraniens, est de 2,2 · 10⁶ années. Comme on admet que tout corps radioactif perd pratiquement son activité en une dizaine de périodes, le neptunium 237, au bout d’une vingtaine de millions d’années, a transmuté, par suite de transformations successives, en un élément stable.

À l’origine, le neptunium 237 était le chef de file d’une famille (la quatrième) d’éléments radioactifs (dont les nombres de masse sont de la forme 4n + 1), mais, comme sa période était relativement courte, tous les éléments de cette chaîne ont transmuté en l’élément stable de la chaîne de désintégration qui est un bismuth :

• Les transuraniens sont produits artificiellement dans les réacteurs nucléaires ou dans les accélérateurs de particules.

Des réactions nucléaires du type (n, γ), (d, n), (α, n) et (C, n) ont permis de surcharger le noyau en nucléons et d’obtenir des éléments d’un numéro atomique de plus en plus élevé.

Ce sont les Américains qui ont fait dans ce domaine la plupart des découvertes, le père des transuraniens étant Glenn Theodore Seaborg.

Étude de quelques transuraniens

• Le plutonium (Z = 94) est de beaucoup l’élément le plus important ; il se fabrique à l’échelon industriel.

• Le neptunium (Z = 93) a été fabriqué (sous sa forme²³⁹Np) d’une manière artificielle par Edwin Mattison McMillan et Philip Hauge Abelson en 1940 en irradiant de l’uranium naturel par des neutrons. On connaît une dizaine d’isotopes du neptunium (231 < A < 241) ; les plus importants sont le²³⁵Np (T = 410 j) et surtout le²³⁷Np (T = 2,2 · 10⁶ a).

Le neptunium 237 (émetteur α et γ) permet d’obtenir du plutonium 238 (T = 87,4 a) par irradiation avec des neutrons ; ce dernier pourra faire l’objet de demandes importantes dans les années à venir (utilisé comme source d’énergie dans les engins spatiaux et dans les pace-makers), d’où l’intérêt de l’isotope 237 du neptunium ; actuellement, la quantité disponible par an, aux États-Unis, est d’une trentaine de kilos ; elle pourrait atteindre plusieurs tonnes à la fin du siècle.

• L’américium (Z = 95) a été découvert (sous sa forme²⁴¹Am) à Berkeley en 1945 par G. T. Seaborg et son équipe en irradiant du plutonium 239 par des neutrons. Il existe une douzaine d’isotopes ; le plus important est²⁴¹Am (T = 458 a), qui est utilisé dans les jauges d’épaisseur, dans les sources de neutrons et pour la fabrication des paratonnerres.

• Le californium (Z = 98) a également été découvert par G. T. Seaborg et son équipe, en 1950, à Berkeley (sous forme de ²⁴⁴Cf). On lui connaît une douzaine d’isotopes (244 < A < 254).

Les astrophysiciens supposent que le ²⁵⁴Cf (T = 56,2 j) se forme lors des explosions de certaines supernovae, ce qui expliquerait l’énorme luminosité qui accompagne ces phénomènes ; cet isotope (de même que le ²⁵⁵Cf) a été décelé dans les débris d’une explosion thermonucléaire américaine.

L’isotope ²⁵²Cf (T = 2,5 a) est utilisé comme matériau de protection (blindage d’appareils de gammagraphie, d’épaisseur moindre qu’avec un autre matériau).

• Le fermium (Z = 100) a été découvert en 1955 par G. T. Seaborg et son équipe, par bombardement de quelque 10⁹ atomes de ²⁵³Es (einsteinium [Z = 99]).

On a collecté dans ces premières expériences 17 atomes seulement, qui ont pu être identifiés par échange ionique sur résine et électron.

Les propriétés de cet élément sont encore peu connues.

• L’élément 104, le kourtchatovium, a été « aperçu » en 1965 en U. R. S. S. par une équipe russe, à Doubna (bombardement du plutonium avec du néon) et a été découvert également par les Américains (A. Ghiorso et son équipe).

• La découverte de l’élément 105 a été annoncée en avril 1970 par le professeur américain A. Ghiorso. Elle a été réalisée grâce au bombardement de 56 microgrammes de californium 249 par des noyaux d’azote chargés à 84 millions d’électrons-volts dans l’accélérateur linéaire d’ions lourds du laboratoire de l’université de Berkeley.

L’élément 105 n’a pas encore été isolé, mais sa découverte, couplée avec celle de l’élément 104, doit permettre aux savants de progresser dans la recherche de nouveaux éléments radioactifs, notamment celle de l’élément 114, qui serait l’un des plus lourds et des plus stables et dont les chercheurs du monde entier ne font que deviner l’existence.

Ph. R.