Actinides : présentation

Les actinides

Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr

Z = 90 à 112

La famille radioactive …

  

Place dans la classification périodique

Cette famille de 14 éléments se place dans la septième période de la classification périodique, dans le bloc f. Elle est située entre l’actinium [Rn] 7s2 6d1 et le rutherfordium [Rn] 5f146d27s2.

C’est la deuxième famille des éléments de transition interne.

  

Élément

Symbole

Configuration électronique

Degrés d’oxydation

Demi-vie

radioactivité

Thorium

Th

[Rn] 6d27s2

IV

1,40*1010ans

α

Protactinium

Pa

[Rn] 5f26d17s2

ou 5f1 6d27s2

III,IV,V

3,28*104ans

α

Uranium

U

[Rn] 5f36d17s2

III,IV,V,VI

4,47*109ans

α

Neptunium

Np

[Rn] 5f46d17s2 ou 5f57s2

II,III,IV,V,VI,VII

2,14*106ans

α

Plutonium

Pu

[Rn] 5f67s2

III,IV,V,VI

2,41*104ans

α

Américium

Am

[Rn] 5f77s2

II,III,IV

432 ans

α

Curium

Cm

[Rn] 5f76d17s2

II,III

18,11 ans

α

Berkélium

Bk

[Rn] 5f97s2 ou 5f86d17s2

II,III

314 jours

Β-

Californium

Cf

[Rn] 5f107s2

II,III

2,65 ans

α

Einsteinium

Es

[Rn] 5f117s2

-

20,5 jours

α

Fermium

Fm

[Rn] 5f127s2

-

100,5 jours

α

Mendélévium

Md

[Rn] 5f137s2

-

75 min

Β+, EC

Nobelium

No

[Rn] 5f147s2

-

3,1 min

Α, EC

Lawrencium

Lr

[Rn] 5f146d17s2

-

27s

α

Le symbole du Lawrencium était initialement Lw, l’UIPAC l’a modifié en Lr.

 

Structure électronique, configuration de l'état fondamental

La configuration électronique de l’état fondamental est indiquée dans le tableau ci-dessus pour chaque actinide. Les niveaux 5f et 6d sont très proches et selon le nombre d’électrons, on constate que les configurations possibles sont [Rn] 5fn7s2 , [Rn] 5fn6d17s2 et [Rn] 5fn6d27s2.

 

Abondance dans la nature

Tous les isotopes connus des actinides sont radioactifs. Le thorium et l’uranium sont les élémentsles plus abondants du fait de leurs longues demi-vie, respectivement 1,40*1010ans et 4,47*109ans.

 

Propriétés chimiques

 

Bibliographie – sitographie :

  • N° 353-354 juin-juillet-août 2011 – Chimie et radioactivité : cent ans après Marie Curie par Robert Guillaumont.
  • Ø  N°330 mai 2009 Chimie de coordination des actinides : vers les frontières du tableau périodique par Christophe Den Auwer, Philippe Moisy, Éric Simoni.
  • Ø  N° 322 août-septembre 2008 Les progrès de la chimie moléculaire de l'uranium par Michel Ephritikhine.

 

 

Principales propriétés physicochimiques, évolution dans la période

Tableau

Extrait de Chemistry of the elements par N. N. Greenwood et A. Earnshaw éditeur PERGAMON PRESS

 

Elément

Nombre d’isotopes naturels

Rayon atomique

(pm)

Température de fusion

(°C)

Température d’ébullition

(°C)

Masse volumique

(kg.m-3)

Résistivité électrique

(µΩ.cm)

Thorium

1

179

1750

4850

11 780

15,4

Protactinium

 

163

1552

4227

15 370

19,1

Uranium

3

156

1130

3930

19 050

30,8

Neptunium

 

155

640

5235

20 450

122

Plutonium

 

159

640

 

19 860

150

Américium

 

173

1170

2600

13 670

 

Curium

 

174

1340

 

13 510

 

Berkélium

 

170

986

 

14 780

 

Californium

 

186

 

 

 

 

Einsteinium

 

186

 

 

 

 

Fermium

 

-

 

 

 

 

Mendélévium

 

-

 

 

 

 

Nobelium

 

-

 

 

 

 

Lawrencium

 

-

 

 

 

 

 

 

Bibliographie – sitographie :

  • Chemistry of the elements par N. N. Greenwood et A. Earnshaw éditeur PERGAMON PRESS
  • Cours de l’ESCPI en fichier pdf

http://www.espci.fr/enseignement/download.php?e=cmi&id=68

http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/physique/chim/jumber/pdf_chimie/uranium.pdf

 

 

Importance industrielle et économique

Les domaines principaux d'utilisation des actinides sont le nucléaire et la radiothérapie.

 

Bibliographie – sitographie :

  • Consulter le site de la SCF les Données sur les principaux produits chimiques, métaux et matériaux, Auteurs : J-L Vignes, G. André, F. Kapala

http://www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/acc.htm

voir le chapitre « Uranium, combustible nucléaire, déchets radioactifs »

  • Dans l’actualité chimique :

N° 333 août-septembre 2009 Le recyclage des actinides présents dans les combustibles nucléaires usés, Une contribution significative pour un nucléaire de 4e génération durable.par Christophe Poinssot, Dominique Warin.

N°285-286 avril-mai 2005 numéro thématiques Sciences chimiques et déchets radioactifs

  • Comparaison des comportements chimiques du neptunium et du plutonium dans des eaux naturelles par Pierre Vitorge, Christophe Poinssot

 

Toxicité - importance biologique

http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/Radiotoxicite_Potentielle.htm

Le site www.laradioactivité.com est né de l'’organisation au Palais de la Découverte, à la fin 2000, d’une exposition « La radioactivité, une facette de la nature » qui permit de réaliser une maquette en interne. L’ouverture sur internet s’est faite un an plus tard en octobre 2001, grâce au soutien de l’IN2P3, du CNRS/Images-Media et de l'éditeur scientifique EDP-Sciences. Il a été mis à jour en 2007.

Plusieurs chapitres très intéressants concernent la toxicité des actinides : toxicité radioactive, radiotoxicité potentielle, effets biologiques.

 

Histoire, Date de la mise en évidence, origine du nom

 

Élément

Date

Isolé par

Origine du nom

Thorium

1828

J.J.Berzelius

Thor, dieu de la guerre chez les scandinaves

Protactinium

1913

 

 

Uranium

1789

M.H.Klaproth

Planète Uranus

Neptunium

1940

E.M. Mc Millan et P.Abelson

Planète Neptune

Plutonium

1940

G.T.Seaborg, E.M. Mc Millan,J.W. Kennedy, A.Wahl

Planète Pluton voisine de Neptune

Américium

1944

G.T.Seaborg, R.A.James, L.O. Morgan, A. Ghiorso

Amérique

Curium

1944

G.T.Seaborg, R.A.James, L.O. Morgan

Pierre et Marie Curie

Berkélium

1949

G.T.Seaborg, A. Ghiorso, S.G. Thompson

Berkeley

Californium

1950

G.T.Seaborg, A. Ghiorso, S.G. Thompson, K. Street

Californie (lieu du laboratoire)

Einsteinium

1952

Laboratoires de Berkeley, Argone et Los Alamos

Albert Einstein

Fermium

1952

Laboratoires de Berkeley, Argone et Los Alamos

Enrico Fermi

Mendélévium

1955

G.T.Seaborg, A. Ghiorso, S.G. Thompson, B.H.Harvey, G.R.Choppin

Dimitri Mendeleiev

Nobelium

1965

Laboratoire à Dubna, URSS

Alfred Nobel

Lawrencium

1961-1971

Laboratoires de Berkeley et Dubna

Ernest Lawrence

 

 

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