Le darmstadtium est un élément chimique lourd ultra localisé en série transactinide, qui commence juste après le lawrencium métallique. Il est spécifiquement situé dans le groupe 10 et la période 7 du tableau périodique, étant des congénères des métaux nickel, palladium et platine.
Il a le symbole chimique Ds, avec un numéro atomique de 110, et ses très rares atomes qui ont été synthétisés se décomposent pratiquement instantanément. C'est donc un élément éphémère. La synthétiser et la détecter représentait un exploit dans les années 1990, un groupe de chercheurs allemands se targuant de sa découverte.
L'élément Darmstadtium a été découvert à l'institut allemand GSI, dans la ville de Darmstadt. Source: commander-pirx sur Wikipedia allemand
Avant sa découverte et son nom débattu, le système de nomenclature IUPAC l'avait officiellement nommé «ununilio», ce qui signifie «un-un-zéro», égal à 110. Et plus loin de cette nomenclature, Selon le système Mendeleev, son nom était eka-platine car on le pense chimiquement analogue à ce métal.
Le darmstadtium est un élément non seulement éphémère et instable, mais aussi hautement radioactif, dont la désintégration nucléaire la plupart de ses isotopes libèrent des particules alpha; Ce sont des noyaux d'hélium nus.
En raison de sa durée de vie éphémère, toutes ses propriétés sont estimées et ne peuvent jamais être utilisées à des fins particulières.
Découverte
Mérite allemand
Le problème entourant la découverte du darmstadtium était que plusieurs équipes de chercheurs s'étaient consacrées à sa synthèse au cours des années successives. Dès que son atome s'est formé, il a disparu en particules irradiées.
Vous ne pouviez donc pas chercher à savoir laquelle des équipes méritait le mérite de l'avoir synthétisée en premier, alors que même la détecter était déjà difficile, se décomposant si rapidement et libérant des produits radioactifs.
Des équipes distinctes des centres de recherche suivants ont travaillé sur la synthèse du darmstadtium: Institut central de recherche nucléaire à Dubná (alors Union soviétique), Lawrence Berkeley National Laboratory (États-Unis) et Heavy Ion Research Center (abrégé en allemand comme GSI).
Le GSI est situé dans la ville allemande de Darmstadt, où, en novembre 1994, ils ont synthétisé l'isotope radioactif 269 Ds. Les autres équipes ont synthétisé d'autres isotopes: 267 D à l'ICIN et 273 D au LNLB; cependant, leurs résultats n'avaient pas été concluants aux yeux critiques de l'IUPAC.
Chaque équipe avait proposé un nom particulier pour ce nouvel élément: hahnio (ICIN) et becquerel (LNLB). Mais à la suite d'un rapport IUPAC en 2001, l'équipe allemande GSI avait le droit de nommer l'élément darmstadtium.
Synthèse
Le darmstadtium est le produit de la fusion d'atomes métalliques. Lequel? En principe, un relativement lourd qui sert de cible ou d'objectif, et un autre léger qui sera amené à entrer en collision avec le premier à une vitesse égale au dixième de la vitesse de la lumière dans le vide; sinon, les répulsions existant entre ses deux noyaux ne pourraient être surmontées.
Une fois que les deux noyaux entrent en collision efficacement, une réaction de fusion nucléaire se produit. Les protons s'additionnent, mais le sort des neutrons est différent. Par exemple, le GSI a développé la réaction nucléaire suivante, à partir de laquelle le premier atome 269 Ds a été produit:
Réaction nucléaire pour la synthèse d'un atome isotopique 269Ds. Source: Gabriel Bolívar.
Notez que les protons (en rouge) s'additionnent. En faisant varier les masses atomiques des atomes en collision, différents isotopes du darmstadtium sont obtenus. En fait, le GSI a réalisé des expériences avec l'isotope 64 Ni au lieu de 62 Ni, dont ils n'ont synthétisé que 9 atomes de l'isotope 271 Ds.
Le GSI a réussi à créer 3 atomes de 269 D, mais après avoir exécuté trois trillions de bombardements par seconde pendant une semaine complète. Ces données offrent une perspective écrasante des dimensions de telles expériences.
Structure du darmstadtium
Parce qu'un seul atome de darmstadtium peut être synthétisé ou créé par semaine, il est peu probable qu'il y en ait suffisamment pour établir un cristal; Sans oublier que l'isotope le plus stable est 281 Ds, dont le t 1/2 n'est que de 12,7 secondes.
Par conséquent, pour déterminer sa structure cristalline, les chercheurs s'appuient sur des calculs et des estimations qui cherchent à se rapprocher de l'image la plus réaliste. Ainsi, la structure du darmstadtium a été estimée comme étant cubique centrée sur le corps (bcc); contrairement à leurs congénères plus légers, le nickel, le palladium et le platine, avec des structures cubiques à faces centrées (fcc).
En théorie, les électrons les plus externes des orbitales 6d et 7s doivent participer à leur liaison métallique, selon leur configuration électronique également estimée:
5f 14 6d 8 7s 2
Cependant, il y a peu de chances d'être appris expérimentalement sur les propriétés physiques de ce métal.
Propriétés
Les autres propriétés du darmstadtium sont également estimées, pour les mêmes raisons évoquées pour sa structure. Cependant, certaines de ces estimations sont intéressantes. Par exemple, le darmstadtium serait un métal encore plus noble que l'or, ainsi que beaucoup plus dense (34,8 g / cm 3) que l'osmium (22,59 g / cm 3) et le mercure (13,6 g / cm 3). cm 3).
En ce qui concerne leurs états d'oxydation possibles, il a été estimé qu'ils seraient +6 (Ds 6+), +4 (Ds 4+) et +2 (Ds 2+), égaux à ceux de leurs congénères plus légers. Par conséquent, si les 281 Ds atomes ont été mis à réagir avant qu'ils ne se désintègrent, des composés tels que DSF 6 ou dscl 4 serait obtenu.
De manière surprenante, il y a une probabilité de synthétiser ces composés, car 12,7 secondes, le t 1/2 de 281 Ds, est plus que suffisant pour réaliser les réactions. Cependant, l'inconvénient reste qu'un seul atome Ds par semaine est insuffisant pour collecter toutes les données nécessaires à l'analyse statistique.
Applications
Encore une fois, étant un métal si rare, actuellement synthétisé en quantités atomiques et non massives, il n'y a aucune utilité qui lui est réservée; même pas dans un futur lointain.
À moins qu'une méthode ne soit inventée pour stabiliser leurs isotopes radioactifs, les atomes de darmstadtium ne serviront qu'à éveiller la curiosité scientifique, en particulier en ce qui concerne la physique et la chimie nucléaires.
Mais si vous trouvez un moyen de les créer en grande quantité, plus de lumière sera faite sur la chimie de cet élément ultra-lourd et éphémère.
Références
- Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
- Wikipédia. (2020). Darmstadtium. Récupéré de: en.wikipedia.org
- Steve Gagnon. (sf). L'élément Darmstadtium. Ressources du laboratoire Jefferson. Récupéré de: education.jlab.org
- Centre national d'information sur la biotechnologie. (2020). Darmstadtium. Base de données PubChem. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Brian Clegg. (15 décembre 2019). Darmstadtium. La chimie dans ses éléments. Récupéré de: chemistryworld.com