Nom des éléments chimiques

Le concept d'élément a évolué au cours de l’histoire de l’humanité. Dans la Grèce antique, le philosophe Aristote définissait les éléments comme des propriétés déterminées et fondamentales, et non comme des substances. Le terme renvoyait aux quatre éléments : l'air, le feu, l'eau et la terre, et aux principes alchimiques qui s’imposèrent bien au-delà du Moyen Âge[א 1]. En 1661, dans son traité The Sceptical Chymist[1], le chimiste et physicien irlandais Robert Boyle rejette les théories de la composition de la matière basées sur les quatre éléments, et définit le concept d'élément comme un corps composé d'aucun autre[2]. En 1789, l’ouvrage Traité élémentaire de chimie d’Antoine Lavoisier sonne le glas de l’alchimie, en définissant les éléments comme des substances simples indivisibles ou considérées comme telles[3]^,[א 2]. À partir de la fin du XVIII^e siècle, chaque élément chimique est défini comme un corps simple constitué d'atomes possédant le même poids atomique[א 3], puis, au début du XX^e siècle, le même nombre de protons dans son noyau atomique[א 4]^,[4].

Depuis le 28 novembre 2016, le tableau périodique des éléments présente 118 éléments chimiques reconnus par l'UICPA[5]. Dans ce tableau, les éléments sont classés par numéro atomique croissant.

Les symboles de différents éléments chimiques par John Dalton (A New System of Chemical Philosophy).

Avant 1789, le latin est d'usage répandu pour les noms des éléments. Cet usage persiste dans les symboles de certains éléments comme celui du mercure, Hg du grec ancien « ὑδράργυρος, hydrárguros » ou celui de l'or, Au, du latin « aurum ». À la fin du XVIII^e siècle, Antoine Lavoisier popularise l'emploi des noms des éléments comme base pour la nomenclature des composés chimiques. Après avoir présenté une réforme de la nomenclature chimique à l'Académie des sciences française en 1787 aux côtés de Claude-Louis Berthollet, Antoine-François Fourcroy et Louis-Bernard Guyton de Morveau[א 5], il fixe en 1789, dans son Traité élémentaire de chimie, le nom de 33 substances simples qu'il considère comme indivisibles (il s'avérera que certaines de ces substances ne sont pas des éléments au sens moderne, comme la lumière, le calorique et des oxydes). Dans A New System of Chemical Philosophy (publié entre 1808 et 1827), John Dalton propose un système de symboles chimiques différant des symboles alchimiques. Dans son système, chaque symbole d'un élément est un caractère particulier[א 6]. En 1813, Jöns Jacob Berzelius propose d'utiliser des lettres issues des noms latins des éléments pour leur symbole : l'emploi de lettres plutôt que de symboles particuliers facilite l'écriture et l'impression[6]^,[7]^,[8]. La dénomination systématique, permettant de nommer des éléments non découverts ou non confirmés, est mise en place en 1978 durant la guerre des transfermiens[9]^,[10].

Les noms des éléments varient selon les époques et les usages : des noms ont été proposés lors d'annonces de découverte de certains éléments par la suite invalidées (par exemple « illinium » en 1926 pour le prométhium ou « virginium » en 1931 pour le francium)[11]^,[6] ; un nom peut aussi avoir été utilisé pour deux éléments ou identifiés comme tels (« actinium » a ainsi été utilisé pour un élément hypothétique avant de désigner l'élément 89 et « plutonium » a initialement renvoyé au baryum avant de faire référence à l'élément 94)[א 7] ; plusieurs noms pour un même élément, d'origines différentes, peuvent également être en usage au même moment (c'est le cas pour l'élément 41 appelé « niobium » et « columbium » ou de l'élément 104 connu sous les noms « rutherfordium » et « kurchatovium » durant la guerre des transfermiens)[א 8]^,[6].

Il a été initialement considéré que le découvreur d'un élément possédait de fait le droit de le nommer. Cependant, en 1947 à Londres, dans le cadre d'une conférence de l'Union internationale de chimie (International Union of Chemistry en anglais), la décision est prise de donner à la Commission pour la nomenclature en chimie inorganique de l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) le droit de recommander un nom pour un élément chimique nouvellement découvert au Conseil de l'UICPA qui prend la décision finale. L'UICPA a ainsi autorité pour choisir le nom d'un élément, les découvreurs disposant uniquement du droit de suggérer un nom à l'institution (droit reconnu en 1990 et confirmé en 2005). Ainsi, en 1949 à Amsterdam, lors de sa quinzième conférence, la commission fixe le nom des éléments de numéros atomiques 4, 41, 43, 63, 71, 72, 74[alpha 1], 85, 87, 91, 93, 94, 95 et 96, dont certains avaient alors deux noms en usage (de fait, elle ne retient pas « glucinium » et « columbium » respectivement pour les éléments de numéros atomiques 4 et 41, au profit de « béryllium » et « niobium »). À partir de 2002, le rôle de la Commission pour la nomenclature en chimie inorganique est déplacé vers la Division de chimie inorganique de l'UICPA[13]^,[14]^,[12].

L'acquisition du nom définitif pour un élément récemment découvert suit désormais une procédure particulière : après validation de la découverte par un groupe de travail de l'UICPA et de l'Union internationale de physique pure et appliquée (UIPPA), le président de la Division de chimie inorganique convie les découvreurs à partager un nom (et un symbole associé) ; la proposition[alpha 2] est ensuite étudiée par la Division de chimie inorganique en prenant en compte l'avis de l'UIPPA et de personnalités d'organisations intéressées et en liaison avec les découvreurs dans le cas où une nouvelle proposition serait nécessaire ; à la fin de l'étude, le président de la Division de chimie inorganique livre une recommandation concernant le nom de l'élément considéré au Conseil de l'UICPA pour approbation[13]^,[14]. Les recommandations de 2016 de l'UICPA précisent que le nom définitif doit refléter sa position dans le tableau périodique (le nom définitif d'un nouvel élément du groupe 18 doit ainsi posséder le suffixe « -on »), règle qui n'est pas nécessaire pour les noms temporaires[14].

La majorité des noms des éléments sont issus de ceux de scientifiques, de lieux, d'objets astronomiques, de minéraux, de propriétés ou de mythologies[14]. Cette observation est également valide pour les noms des éléments récemment découverts, l'Union internationale de chimie pure et appliquée imposant qu'ils soient issus d'un de ces domaines, c'est-à-dire d'après « un concept mythologique ou un personnage (y compris un objet astronomique), un minéral ou une substance semblable, un lieu ou une région géographique, une propriété de l'élément ou un scientifique »[15]. Son nom et son symbole doivent également être différents de noms donnés pour un autre élément (pour exemples, le nom hahnium ayant été utilisé pour désigner le dubnium lors de la guerre des transfermiens, il ne peut être réutilisé, de manière identique au symbole Cp, utilisé pour le cassiopeium)[13]^,[14]. Quelques noms d'éléments n'appartiennent pas à un des domaines précités[16] ou ont une origine incertaine, comme l'arsenic[17].

D'après des personnes

Glenn Theodore Seaborg, éponyme du seaborgium.

Les éléments chimiques sont souvent nommés d'après des personnes. Cependant, très peu sont nommés d'après leurs découvreurs ou des personnes vivantes. L'élément 106, le seaborgium, a néanmoins été nommé d'après Glenn Theodore Seaborg, qui était en vie à ce moment[א 10]^,[9], tout comme l'élément 118 est nommé oganesson d'après Iouri Oganessian, également encore en vie lorsque l'élément a été nommé[18]^,[19]. Il a également été suggéré que Lecoq de Boisbaudran a appelé l'élément gallium qu'il a découvert d'après la première partie de son nom, bien qu'il ait déclaré l'avoir nommé « en l'honneur de la France »[12] : en effet, « le coq » se dit gallus en latin[א 11]^,[א 12]. De plus, de nombreux éponymes des transfermiens[20] (éléments avec des numéros atomiques supérieurs à 100) sont des lauréats du prix Nobel. Ces éléments incluent le lawrencium (d'après Ernest Orlando Lawrence), le rutherfordium (d'après Ernest Rutherford), le seaborgium (d'après Glenn Theodore Seaborg), le bohrium (d'après Niels Bohr), le roentgenium (d'après Wilhelm Röntgen), le fermium (d'après Enrico Fermi), l'einsteinium (d'après Albert Einstein) et le curium (d'après Pierre et Marie Curie)[א 13]. Ce n'est cependant pas le cas du mendélévium (nommé d'après Dmitri Mendeleïev), du nobélium (nommé d'après Alfred Nobel) ni du copernicium (nommé d'après Nicolas Copernic)[א 14]^,[א 15]^,[א 16]. D'autres éléments nommés d'après des personnes incluent le meitnérium (d'après Lise Meitner) et le gadolinium (dérivé de gadolinite, elle-même nommée d'après Johan Gadolin[21])[א 17]^,[א 18]. Par ailleurs, le samarium est nommé d'après la samarskite, elle-même nommée d'après Vassli Samarski-Bykhovets[א 19].

D'après des lieux

Kōsuke Morita le 1^er décembre 2016 lors d'une conférence annonçant l'approbation du nom nihonium, nommé d'après le nom usuel du Japon Nihon.

Des éléments chimiques sont nommés d'après des lieux terrestres. Quatre le sont à partir de pays existant en 2017 – polonium (d'après la Pologne[א 20]^,[א 21]), francium (d'après la France[א 11]^,[א 22]), germanium (d'après l'Allemagne[א 11]^,[א 23], le seul des quatre qui possède des isotopes stables et est présent autrement que sous forme de traces sur Terre) et nihonium (d'après le Japon, voir infra) – tandis que l'américium est nommé d'après les Amériques, lieu où il a été synthétisé pour la première fois[א 24]^,[א 25]. D'autres éléments sont nommés à partir d'États modernes ou de villes, incluant le berkélium et le californium nommés respectivement d'après la ville et l'État où ils ont été découverts[א 26]^,[א 27] et le dubnium, nommé de manière similaire d'après Doubna[א 28]^,[א 29].

De nombreux lieux de Scandinavie ont donné des noms d'éléments. L'yttrium, le terbium, l'erbium et l'ytterbium sont tous nommés d'après le village suédois d'Ytterby[א 30] et l'holmium d'après le nom de la ville natale de son découvreur, Per Teodor Cleve : la capitale suédoise Stockholm, « Holmia » en latin[א 11]^,[א 30]. Le scandium est dérivé du mot bas latin Scandinavia et thulium est nommé d'après la mythique Thulé pour la même région[א 31]^,[א 30]^,[א 32]^,[22].

Un certain nombre d'éléments sont nommés d'après des mots latins pour divers lieux. L'élément ruthénium est nommé à partir de la Ruthénie[א 33]^,[א 34]. Le lutécium est nommé d'après Lutèce (Lutetia en latin), nom de Paris à l'époque romaine, et le hafnium est nommé d'après Hafnia, le nom latin de Copenhague[א 35]^,[א 36]. Le nom cuivre est dérivé d'un nom latin de Chypre[א 37]^,[א 38].

Les noms magnésium et manganèse dérivent tous deux de la région grecque de Magnesia[א 14]^,[א 39].

Le 8 juin 2016, l'Union internationale de chimie pure et appliquée propose que l'ununtrium (élément 113), l'ununpentium (l'élément 115) et l'ununseptium (élément 117) soient baptisés respectivement « nihonium », « moscovium » et « tennessine » (en anglais, « tennesse » en français[23]), d'après le nom japonais usuel du Japon : Nihon (日本), l'actuelle (2017) capitale russe, Moscou, et l'État américain du Tennessee[15]. Ces trois noms sont adoptés le 28 novembre de la même année[19]^,[24].

D'après des propriétés

Désintégration d'un atome de radium (²²⁶Ra) dans une chambre à brouillard révélant son caractère radioactif, propriété à l'origine de son nom.

Les noms de certains éléments trouvent leur origine dans l'une de leurs propriétés. L'utilisation de la couleur d'un élément, d'une raie caractéristique de son spectre ou de certains de ses composés pour le nommer est ainsi répandue[6]^,[17] : le mot chlore vient du grec ancien χλωρός, khlôros signifiant « vert pâle » (la couleur du gaz[17])[א 37]^,[30], le mot praséodyme vient du grec ancien πράσιος, prásios didymos signifiant « jumeau vert »[א 49]^,[31], le mot rubidium vient du latin rubidius signifiant « rouge le plus profond » (de par son spectre[17])[א 33]^,[32], l'indium a été nommé d'après l'indigo qui se retrouve dans son spectre[א 50]^,[33], le chrome dérive du grec ancien χρῶμα, khrỗma pour couleur (les sels de chrome ayant des couleurs variées)[א 37]^,[17] et le rhodium est issu du grec ancien ῥόδον, rhodon pour rose de par la couleur de sels de l'élément en solution[א 20]^,[17].

D'autres propriétés sont également utilisées[6] : dysprosium vient du grec ancien δυσπρόσιτος, dysprositos signifiant « difficile à atteindre »[א 28]^,[34], osmium vient du grec ancien ὀσμή, osmê pour « odeur »[35] et actinium, radon et radium dérivent du grec ancien ἀκτῖνος, aktínos, et du latin radius pour « rayonnement, rayon »[6]^,[17]. L'astate est nommé sur le grec ancien άστατος, astatos pour instable, ne possédant aucun isotope à longue période radioactive[א 51]^,[36]. Enfin, les noms des gaz nobles néon, argon, krypton et xénon sont issus du grec ancien pour, de manière respective, nouveau, inactif, caché et étrange[א 52]^,[17].

D'après des concepts mythologiques

Prométhée supplicié de Pierre Paul Rubens. Prométhée est éponyme du prométhium.

Les noms de certains éléments ont une origine mythologique. Il peut s'agir de la mythologie germanique, comme dans le cas du cobalt (de l’allemand Kobold[א 37]) et du nickel ainsi nommés par des mineurs superstitieux, ou des mythologies grecque (tel le prométhium) et nordique (thorium par exemple). La pratique de nommer un élément d'après un concept mythologique a été particulièrement répandue sur la période 1735-1830 avec huit noms d'éléments issus de mythologies[17].

Les noms des éléments chimiques ayant parfois évolué au fil des progrès de la science, certains ne sont plus utilisés. Ces anciens noms se répartissent en deux catégories : ceux utilisés ou proposés pour un élément connu (comme nielsbohrium[א 61] pour désigner le bohrium) et ceux associés à des découvertes erronées d'éléments (comme didyme pour désigner initialement un élément hypothétique).

Cristal de sélénium. L'apparence métallique de l'élément est à l'origine de son suffixe « -ium ».

Les 17 éléments nommés avant 1784, c'est-à-dire tous ceux découverts avant le tungstène (ce dernier inclus), ne possèdent pas de suffixes discernables. Il s'agit ainsi du phosphore, du soufre, du manganèse, du fer, du cobalt, du nickel, du cuivre, du zinc, de l'arsenic, de l'argent, de l'étain, de l'antimoine, du tungstène, de l'or, du mercure, du plomb et du bismuth[127].

La majorité des éléments chimiques ont pour suffixe « -ium », utilisé initialement pour les éléments métalliques. Néanmoins, quelques éléments qui ne sont pas des métaux possèdent ce suffixe, tels le sélénium et l'hélium, le premier car son découvreur l'a considéré comme un métal de par son apparence et le second car aucune de ses propriétés n'étaient connues lors de sa découverte par spectroscopie[alpha 4]^,[127].

L'ensemble des éléments du groupe 18, excepté par conséquent l'hélium, se termine en « -on ». Ce dernier suffixe est issu pour les quatre premiers membres le possédant dans la classification périodique (néon, argon, krypton et xénon) de la translittération d'adjectifs grecs pour les désigner[127]. Pour les deux suivants (radon et oganesson), le suffixe a été ajouté pour marquer leur appartenance au groupe 18[127]^,[19]. Enfin, en français, contrairement à l'anglais qui utilise le suffixe « -ine », les halogènes n'ont pas de suffixes sinon « e »[127].

Tubes à gaz dont la structure reprend le symbole chimique de l'élément qu'ils contiennent : l'hélium (He).

Une fois qu'un élément a été nommé, un symbole d'une, deux ou trois lettres lui est attribué de telle sorte qu'il puisse facilement être identifié dans une formule chimique ou dans tout autre contexte comme le tableau périodique. La première lettre est toujours capitalisée. Le symbole est souvent une abréviation du nom de l'élément, mais parfois ils ne concordent pas quand le symbole est basé sur un mot non français (ex. : « Au » pour l'or, aurum en latin[א 94]^,[79] et « W » pour le tungstène, Wolfram en allemand[א 9]^,[137]). Le symbole de quelques éléments a été changé au cours de l'histoire, tels A puis Ar pour l'argon, Yt puis Y pour l'yttrium[138] et Az puis N pour l'azote[א 51]^,[6].

L'hydrogène a la particularité de posséder des isotopes qui ont un nom et un symbole en propre[6]. Ainsi l'hydrogène 2, de symbole classique ²H, s'appelle aussi (et même plus fréquemment) deutérium avec pour symbole D[139] et l'hydrogène 3, de symbole classique ³H, s'appelle aussi tritium avec pour symbole T. L'hydrogène 1, ¹H, est également appelé protium[alpha 5]. Les noms et symboles de ces trois isotopes ont été proposés par Harold Clayton Urey en 1933[6]. Quelques isotopes d'autres éléments ont également eu leurs nom et symbole comme les isotopes 219, 220 et 222 du radon nommés respectivement actinon (Ac), thoron (Tn) et radon (Rn), mais ils ne sont plus utilisés aujourd'hui[140].

En 1979, durant la guerre des transfermiens[10], l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) publie des recommandations pour une dénomination systématique des éléments non-nommés ou non-découverts[141] en tant que marque substitutive, jusqu'à ce que la découverte de l'élément soit confirmée et qu'un nom permanent soit attribué[alpha 6]^,[14] (donnant par exemple unnilhexium de symbole Unh pour l'élément 106[10]). Les recommandations ont été ignorées par les groupes de recherche impliqués dans la guerre des transfermiens[10] mais sont néanmoins utilisées dans le cadre de la procédure aboutissant à un nom définitif pour un élément récemment découvert[14].

Depuis 2002, la division de chimie organique de l'UICPA est le corps officiel responsable de l'attribution des noms aux nouveaux éléments, le conseil de l'UICPA prenant la décision finale[13]^,[14].

Les noms des éléments prédits par Mendeleïev se composent d'un préfixe sanskrit (éka, dwi ou tri[6]) associé à un nom d'un élément déjà découvert (ex. : éka-aluminium pour le gallium et éka-silicium pour le germanium)[142].

Lors de découvertes (ou considérées comme telles) de multiples d'éléments, les noms adoptés étaient liés à l'usage plus qu'à l'attribution des découvertes, engendrant dans certains cas des controverses quant aux noms à retenir[16].

Le nom de l'élément 41 a été l'objet d'une controverse de par l'histoire de sa découverte. Ce dernier a ainsi initialement été connu sous l'appellation « columbium »[120], nom proposé par le découvreur Charles Hatchett en 1802[א 95]^,[122]. Il a ensuite été redécouvert[120] et nommé « niobium » en 1844 par Heinrich Rose[א 96] alors qu'il était suggéré erronément que le columbium était identique au tantale. Les deux noms ont été utilisés sans distinction jusqu'en 1949, année où l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) adopte niobium comme nom pour l'élément 41[א 97]. L'usage de columbium persiste néanmoins dans les milieux anglo-saxons reliés à la métallurgie[א 98]^,[120].

L'histoire complexe de la découverte de l'élément 72 a conduit à une controverse entre deux noms proposés : celtium et hafnium. En 1911 (découverte annoncée en 1907), Georges Urbain publie la découverte de l'élément 72 qu'il nomme « celtium » (d'après les Celtes)[143]. Cependant, en 1923, George de Hevesy et Dirk Coster annoncent la découverte du même élément, qu'ils nomment « hafnium ». La communauté scientifique est alors divisée avec pour exemples, la revue Nature et Niels Bohr soutenant le groupe ayant découvert le hafnium quand la revue Chemistry & Industry, Ernest Rutherford (dans un premier temps) et la presse française soutiennent la découverte du celtium. Les partisans de l'un ou l'autre des groupes ne se reposent pas uniquement sur des arguments scientifiques, les annonces des découvertes ayant été réalisées dans un contexte de nationalisme, de changements profonds dans les méthodes utilisées en chimie et de développement de la théorie atomique[א 99]. Dans un souci de neutralité, l'UICPA ne reconnaît initialement aucune des découvertes de l'élément 72, avant de considérer que les deux noms de l'élément concerné devrait être utilisés sans distinction[144]. Puis, avec le temps, le nom hafnium s'impose[א 99].

Les noms de transfermiens, notamment les éléments synthétiques rutherfordium (numéro atomique 104) et dubnium (numéro atomique 105), ont aussi conduit à quelques débats à partir de leurs découvertes dans les années 1970, renvoyant à la controverse sur le nom des transfermiens. Celle-ci implique un groupe de recherche de Berkeley et un groupe de Doubna, revendiquant tous deux la découverte des deux éléments sus-mentionnés et par conséquent le droit de les nommer. Berkeley souhaitent donner les noms « rutherfordium » et « hahnium » quand Doubna penche pour « kourchatovium » et « nielsbohrium », respectivement pour les éléments 104 et 105. « Seaborgium » est également proposé par Berkeley pour l'élément de numéro atomique 106, engendrant des critiques de par le fait qu'il s'agirait du premier élément ayant pour éponyme une personne (Glenn Theodore Seaborg) encore vivante lors de l'attribution du nom, rejoignant ainsi la controverse. Dans les années 1990, l'UICPA crée une liste des noms reconnus des éléments 104 à 109 : les éléments 104 à 106 sont respectivement nommés « dubnium », « joliotium » et « rutherfordium ». Devant les critiques, notamment de la part des États-Unis, l'UICPA reconsidère ses choix et une nouvelle liste est publiée en 1997, soldant définitivement la controverse, les éléments 104 à 106 étant finalement nommés de manière respective « rutherfordium », « dubnium » et « seaborgium »[א 100]^,[145]^,[א 101].

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