Les nouveaux éléments du tableau périodique - Parlons sciences
L'ordre des éléments est déterminé selon leur numéro atomique, la configuration de leurs électrons et leurs propriétés chimiques. Ils sont disposés en rangées ...
plutonium
Les éléments lourds découverts auparavant ont aussi des applications pratiques. Ainsi, l’ américium(Am) est utilisé dans les détecteurs de fumée. Le <anchor>plutonium</anchor> (Pu) sert dans les armes nucléaires et alimente en énergie les sondes spatiales sans pilote.
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# Que sait-on du plutonium, ce métal radioactif ?

Par Clément

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Rédigé le
9 May 2018

|

8 minutes de lecture

Second élément transuranien, de numéro atomique 94, le plutonium est produit par l'homme depuis 1940.

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Chapitres

Le plutonium est un élément chimique qui porte le numéro 94 dans la classification périodique des éléments.

Quel est le numéro atomique du plutonium ?Le tableau périodique des éléments et et la place du plutonium dans ce dernier.

Informations généralesSymbolePuNuméro atomique94FamilleActinidePériode7BlocfMasse volumique19816 kg.m-3CouleurBlancPropriétés atomiquesMasse atomique244,06 uRayon atomique159 pmConfiguration électronique[Rn] 7s2 5f6Électrons par niveau d'énergie2 | 8 | 18 | 32 | 24 | 8 | 2OxydeAmphotèrePropriétés physiquesÉtat ordinaireSolidePoint de fusion640 °CPoint d'ébullition3228 °C

### Définitions

- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux

Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments. L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.

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C'est parti

## Un peu d’histoire autour de l'élément 94

### Étymologie

D'où vient le nom du plutonium ?Le plutonium a été nommé ainsi en référence à la planète Pluton et aussi puisqu'il suivait le neptunium dans la classification périodique des éléments. Le nom du plutonium est une référence à la planète Pluton. Il fut nommé ainsi puisque Pluton est la planète qui suit Neptune dans le système solaire, tout comme le plutonium suit le neptunium.

### Découverte du plutonium

Le plutonium a été synthétisé pour la première fois en 1940 à l'Université de Californie à Berkeley. Cette découverte intervint à la suite du bombardement dune source d'uranium 238 avec du deutérium. Les chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley l'ont isolé lors de leur recherches sur la bombe A, en plein contexte de guerre mondiale. C'est pourquoi l'existence de l'élément 94 ne sera publiée qu'en 1942.

#### Université de Californie à Berkeley

L’Université de Californie à Berkeley est une université américaine considérée comme l’une des universités les plus sélectives et prestigieuses du monde. 91 prix Nobel, 45 prix MacArthur, 23 prix Turing, 19 Oscars, 14 prix Pulitzer, 13 médailles Fields et 207 médailles olympiques ont été décernés à des personnes liées à cette université, que ce soit des anciens étudiants, des professeurs ou des chercheurs depuis sa fondation en 1868. Elle est aussi à l’origine de la découverte de seize éléments chimiques présents dans le tableau périodique. C’est la seule université au monde à être responsable d’autant de découvertes.

## Présence à l’état naturel du plutonium simple

Le plutonium étant un élément synthétique, il n'est pas présent à l'état naturel et les seules ressources en plutonium proviennent de la production effectuée en laboratoires. Cependant, il est possible d'en trouver de minuscules traces dans les minerais qui contiennent de l'uranium. Le plutonium est l'un des éléments les moins présents à la surface de la Terre, son clarke est donc très bas.

## La production de plutonium

On produit environ une trentaine de kilos de plutonium par an. C'est en majorité du plutonium 239 qui est produit. Pour le produire, on utilise des réacteurs nucléaires dans lesquels on irradie de l'uranium 238. On compte aujourd'hui les stocks mondiaux de plutonium, tout isotopes confondus, à 500 tonnes selon cette répartition :

1. La Russie avec 178 tonnes,
2. Le Royaume-Uni avec 107 tonnes,
3. Les Etats-Unis avec 88 tonnes,
4. La France avec 66 tonnes,
5. Le Japon avec 48 tonnes,
6. Le reste du monde se partage les 13 tonnes restantes.

## Propriétés physiques et chimiques du plutonium simple et de ses composés

Qu'est-ce que la conductivité thermique ?Le plutonium est possèdent des caractéristiques qui font de lui un très bon conducteur thermique et électrique. Le plutonium est un élément faisant partie de la famille des actinides.

C'est un faible conducteur électrique et thermique. Cependant, sa capacité à retenir la chaleur, appelée capacité thermique, est importante. En contact avec l'air, le plutonium se recouvre d'une couche de dioxyde de plutonium, d'apparence grisâtre. La plupart des isotopes radioactifs du plutonium se désintègrent en désintégrations alpha.

Cependant, il en existe certains, comme c'est le cas du plutonium 240 par exemple, qui se désintègrent par radioactivité bêta.

### Les différents isotopes du plutonium

On connaît à ce jour 20 isotopes du plutonium, leurs nombres de masse variant de 228 à 247.

Il a aussi 7 isomères nucléaires.

Tous ses isotopes sont radioactifs. Son isotope le plus stable avec la lus grande durée de demie-vie est le plutonium 244 qui a une durée de demie-vie de 8x107 années tandis que celui qui a la plus petite durée de demie-vie est le plutonium 239 avec une durée de demie-vie de 193 ns.

### Alliages de plutonium

On peut retrouver du plutonium en alliage avec une multitude d'autres métaux :

- L'alliage plutonium-gallium,
- L'alliage plutonium-uranium,
- L'alliage plutonium-zirconium-uranium,
- L'alliage plutonium-aluminium,
- L'alliage plutonium-cérium,
- L'alliage plutonium-gallium-cobalt,
- L'alliage plutonium-uranium-thorium.

## Utilisations du plutonium

Le plutonium a de multiples applications, que ce soit dans le domaine de civile ou militaire.

### Le plutonium en médecine

On se sert de l'isotope plutonium 238 dans les stimulateurs cardiaques comme source d'énergie. Il a depuis été remplacé par les piles au lithium.

### Le plutonium dans l'industrie

Dans les centrales nucléaires, le combustible nucléaire usagé est composé en partie de plutonium, de différents isotopes. Dans cet état, le mélange n'est plus assez enrichi en plutonium pour que l'on puisse s'en resservir. Il est donc nécessaire de stocker ces produits sous forme de déchets radioactifs à vie longue.

### Le plutonium et l'armée

Dans le domaine des armes nucléaires, on utilise régulièrement le plutonium 239 car il est facile à trouver et à mettre en oeuvre. Par exemple, la bombe Fat Man larguée sur Nagasaki en 1945 est composée de plus de 6 kg d'un alliage de plutonium-gallium.

### Le plutonium dans les missions spatiales

Comment fonctionnent les sondes spatiales ?Le plutonium est très utilisé comme combustible nucléaire dans les stations spatiales et les sondes spatiales comme celle-ci. Grâce à la forte énergie radioactif qu'il dégage, le plutonium 238 est utilisé comme combustible nucléaire dans les sondes spatiales notamment. Des sondes spatiales célèbres ont utilisé cet isotope du plutonium qui a une durée de demie-vie de 87 ans pour leur fonctionnement. C'est le cas de Voyager, Galileo, Curiosity ou encore Cassini-Huygens.

## Dangers de l'élément 94

Le plutonium est un élément très dangereux. Cette toxicité varie quelque peu selon ses isotopes mais dans tous les cas, la radioactivité de cette élément expose celui qui le manipule à un violent syndrome d'irradiation aiguë. Produit pour ses caractéristiques radioactives, le plutonium est cependant très dangereux, à cause de ses émissions radioactives de rayonnements alpha, bêta ou encore gamma.

Une étude de 1969 a démontré que l'ingestion d'un seul millionième de plutonium pouvait être fatal. Du fait de sa haute radioactivité, il faut limiter les rejets de cet élément que l'on peut considérer comme écotoxique.

Si il est absorbé par le corps, il se fixe dans le foie et dans les os, jusqu'à causer des irradiations graves ou des cancers, comme le cancer du poumon ou du foie par exemple.

## Prévention autour du plutonium

Des traités ont été mis en place dans de nombreux pays pour éviter la prolifération du plutonium. En effet, il peut être utilisé à des fins terroristes. C'est pourquoi l'Agence internationale de l'énergie atomique a placé tous les isotopes du plutonium comme matériau directement utilisable à des fins nucléaires. La France régule de manière très stricte la possession de plutonium, un article du code de la Défense définit même les conditions de cette détention.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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SOUISSI

October 2019

Très bon article.

Il a su m’aidée.

Merci.