Élément synthétique

En chimie, un élément synthétique est un élément chimique absent du milieu naturel et qui, pour être observé, doit être produit artificiellement par une réaction nucléaire. Il peut s'agir d'éléments qui étaient présents lors de la formation de la Terre mais se sont désintégrés depuis lors, ou bien d'éléments trop lourds pour avoir pu être formés par nucléosynthèse stellaire — hormis, dans certains cas, lors d'explosions de supernovae. À la première catégorie appartiennent tous les éléments synthétiques de numéro atomique allant jusqu'à 94 (qui correspond au plutonium) et dont aucun isotope n'a une durée de vie supérieure à 400 millions d'années (1 ⁄10 de l'âge de la Terre) : ces éléments ne sont plus présents sur Terre qu'à l'état de traces, hormis ceux qui résultent de la désintégration du thorium ou de l'uranium et qui sont continuellement reformés (comme le radium, le radon et le polonium). À la seconde catégorie appartiennent tous les éléments dont le numéro atomique est strictement supérieur à 94.

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1 H     He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba
*		 Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra
*
*		 Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
  ↓    
 
*		 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb  
 
*
*		 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No  

Éléments naturels présents à l'état de traces

Il existe neuf éléments[réf. souhaitée] présents sur Terre à l'état de traces et qui doivent être synthétisés pour en disposer en quantité significative. L'exemple typique est le plutonium, dont on trouve des traces dans le minerai d'uranium mais qui est synthétisé dans les réacteurs nucléaires pour disposer de quantités suffisantes de matériau fissile. Il en va de même du technétium, dont l'isomère technétium 99m est très largement utilisé en médecine nucléaire, et qui doit être synthétisé à partir de molybdène 99 lui-même synthétisé par irradiation de combustible nucléaire dans des centrales dédiées. Hormis le polonium, le francium, l'actinium et le protactinium, ces éléments sont généralement considérés comme synthétiques au même titre que les autres dans la mesure où ils ont été observés pour la première fois comme produits de réactions nucléaires en laboratoire avant de s'avérer être également présents dans le milieu naturel à l'état de traces :

ÉlémentSymboleZDécouverte
TechnétiumTc43Caractérisation dans du molybdène soumis à activation neutronique UNIPA, 1936
ProméthiumPm61Caractérisation dans les produits de fission de l'uranium ORNL, 1945
PoloniumPo84Caractérisation à partir de pechblende P & M. Curie, 1898
AstateAt85Synthèse par fusion nucléaire : 4
2He + 209
83Bi → 213
85At* → 211
85At + 2 1
0n		 LBNL, 1940
FranciumFr87Caractérisation à partir d'un échantillon d'actinium 227
89Ac		 Institut Curie, 1939
ActiniumAc89Caractérisation à partir de pechblende
Caractérisation comme substance semblable au lanthane		 A.-L. Debierne, 1899
F. Giesel, 1902
ProtactiniumPa91Caractérisation à partir d'uranium K. Fajans, 1913
NeptuniumNp93Synthèse par capture neutronique : 1
0n + 238
92U → 239
92U → 239
93Np + β–		 LBNL, 1940
PlutoniumPu94Synthèse par fusion nucléaire : 238
92U (2
1D, 21
0n) 238
93Np → 238
94Pu + β–		 LBNL, 1940

Éléments synthétiques

Par définition, les éléments synthétiques sont absents du milieu naturel terrestre[alpha 1]. Depuis la découverte de la fission nucléaire en 1938, on a produit artificiellement 26 éléments et des centaines d'isotopes[1]. Il s'agit en premier lieu des actinides transuraniens jusqu'au lawrencium, puis des transactinides :

ÉlémentSymboleZPremière réaction de synthèse validée par l'IUPAC
AmériciumAm952 1
0n + 239
94Pu → 241
94Pu → 241
95Am + β–		 LBNL, 1944
CuriumCm964
2He + 239
94Pu → 243
96Cm → 242
96Cm + 1
0n		 LBNL, 1944
BerkéliumBk974
2He + 241
95Am → 245
97Bk → 243
97Bk + 2 1
0n		 LBNL, 1949
CaliforniumCf984
2He + 242
96Cm → 246
98Cf → 245
98Cf + 1
0n		 LBNL, 1950
EinsteiniumEs991
0n + 252
98Cf → 253
98Cf → 253
99Es + β–		 LBNL, 1954
FermiumFm1001
0n + 253
99Es → 254
99Es → 254
100Fm + β–		 LBNL, 1954
MendéléviumMd1014
2He + 253
99Es → 257
101Md → 256
101Md + 1
0n		 LBNL, 1955
NobéliumNo10222
10Ne + 238
92U → 260
102No* → 254
102No + 6 1
0n		 JINR, 1966
LawrenciumLr10311
5B + 252
98Cf → 263
103Lr* → 258
103Lr + 5 1
0n
18
8O + 243
95Am → 261
103Lr* → 256
103Lr + 5 1
0n		 LBNL, 1961
JINR, 1965
RutherfordiumRf10422
10Ne + 242
94Pu → 264
104Rf* → 259
104Rf + 5 1
0n
12
6C + 249
98Cf → 261
104Rf → 257
104Rf + 4 1
0n		 JINR, 1964
LBNL, 1969
DubniumDb10522
10Ne + 243
95Am → 265
105Db* → 260
105Db + 5 1
0n
15
7N + 249
98Cf → 264
105Db* → 260
105Db + 4 1
0n		 JINR, 1968
LBNL, 1970
SeaborgiumSg10654
24Cr + 208
82Pb → 262
106Sg* → 260
106Sg + 2 1
0n
18
8O + 249
98Cf → 267
106Sg* → 263m
106Sg + 4 1
0n		 JINR, 1974
LBNL, 1974
BohriumBh10754
24Cr + 209
83Bi → 263
107Bh* → 262
107Bh + 1
0n		 GSI, 1981
HassiumHs10858
26Fe + 208
82Pb → 266
108Hs* → 265
108Hs + 1
0n		 GSI, 1984
MeitnériumMt10958
26Fe + 209
83Bi → 267
109Mt* → 266
109Mt + 1
0n		 GSI, 1982
DarmstadtiumDs11062
28Ni + 208
82Pb → 270
110Ds* → 269
110Ds + 1
0n		 GSI, 1994
RoentgeniumRg11164
28Ni + 209
83Bi → 273
111Rg* → 272
111Rg + 1
0n		 GSI, 1994
CoperniciumCn11270
30Zn + 208
82Pb → 278
112Cn* → 277
112Cn + 1
0n		 GSI, 1996
NihoniumNh113209
83Bi + 70
30Zn → 279
113Nh* → 278
113Nh + 1
0n		 RIKEN, 2004
FléroviumFl11448
20Ca + 244
94Pu → 292
144Fl* → 289
144Fl + 3 1
0n		 JINR, 1998
MoscoviumMc11548
20Ca + 243
95Am → 291
115Mc* → 287
115Mc + 4 1
0n		 JINR, 2003
LivermoriumLv11648
20Ca + 248
96Cm → 296
116Lv* → 293
116Lv + 3 1
0n		 JINR, 2000
TennesseTs11748
20Ca + 249
97Bk → 297
117Ts* → 293
117Ts + 4 1
0n		 JINR, 2010
OganessonOg11848
20Ca + 249
98Cf → 297
118Og* → 294
118Og + 3 1
0n		 JINR, 2002

Notes et références

Notes
  1. Mais ils peuvent être détectés dans le spectre de certaines supernovae, comme le californium.

Références
  1. (en) R. Mark Wilson, « Oganesson is an oddball among noble gases », Physics Today,‎ (DOI 10.1063/PT.6.1.20180205a).

Articles connexes
  • Élément chimique, dont la liste des éléments indique également leur abondance naturelle
  • Radioisotope (tous les éléments synthétiques ne comptent que des radioisotopes)


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1  H     He
2  Li Be   B C N O F Ne
3  Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4  K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
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  * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142  


Métaux
  Alcalins  		   Alcalino-  
terreux		   Lanthanides     Métaux de  
transition		 Métaux
  pauvres  		   Métal-  
loïdes		 Non-
  métaux  		 Halo-
  gènes  		 Gaz
  nobles  		 Éléments
  non classés  
Actinides
    Superactinides    
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