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 :
- http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=127
- Articles de l’actualité chimique
- 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.laradioactivite.com/fr/site/pages/lesactinides.ht
- http://www.icsm.fr/index.php?pagendx=app_111 site de l’institut de chimie séparative de Marcoule dont un laboratoire se consacre à l’étude physico- chimique des actinides.
- http://www-marcoule.cea.fr/scripts/home/publigen/content/templates/show.asp?P=172&L=FR ATALANTE (ATelier Alpha et Laboratoires pour ANalyses, Transuraniens et Etudes de retraitement)
- Cours Jumber en fichier pdf
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 |
Retour à la table des matières de « la classification : un dossier … »