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 ...
américium
Les éléments lourds découverts auparavant ont aussi des applications pratiques. Ainsi, l’ <anchor>américium</anchor>(Am) est utilisé dans les détecteurs de fumée. Le plutonium (Pu) sert dans les armes nucléaires et alimente en énergie les sondes spatiales sans pilote.
Tout Savoir sur l'Américium | Superprof
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# Présentation de l'élément chimique de numéro atomique 95

Par Yann

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Rédigé le
3 May 2018

|

7 minutes de lecture

Quelle est l'origine du nom de l'élément chimique américium?

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C'est parti

## Caractérisation de l’américium

### Aspect et description de l'américium

L’américium (symbole Am) est un élément chimique classé dans le tableau périodique (aussi appelé tableau de Mendeleïev). C’est un élément transuranien appartenant à la famille des actinides. Les transuraniens correspondent à une série d’éléments chimiques, des éléments dits lourds, découverts à partir des années 1940. L’américium est un élément artificiel qui se forme principalement lors de l'irradiation du plutonium 239 par les neutrons, dans les réacteurs nucléaires. C’est donc l’Homme qui est à l’origine de sa création et de sa production.

Américium est un nom faisant référence au continent américain. D’autres éléments chimiques ont un nom construit de façon semblable, tel que l’europium par exemple, qui fait référence à l’Europe.

A quoi ressemble l'américium?Vue au microscope d'un morceau d'américium L’europium faisait partie des lanthanides tandis que l’américium faisait partie des actinides, ils ont ainsi été nommés en raison du parallélisme de propriétés entre ces deux séries L’américium est un métal de couleur blanche aux reflets argentés. Sa couleur argentée peut se ternir au fil du temps au contact de l’air.

### Constitution électronique

Le numéro atomique de l’américium étant 95, cela signifie que cet élément chimique dispose de 95 protons, et donc d’autant d’électrons afin d’être électriquement neutre. Il présente également 148 neutrons. Ces 95 électrons sont répartis sur les différentes couches électroniques, de la plus proche du noyau à la plus éloignée, comme suit : (K)2 (L)8 (M)18 (N)32 (O)25 (P)8 (Q)2.

Quelle est la configuration électronique de l'américium?Positionnement des électrons de l'atome d'américium Remarque: Ici, chaque électron est représenté par une boule grise sur une couche électronique (ou orbite) plus ou moins éloignée du noyau de l’atome. Le rond rose correspond au noyau de l’atome. Ce noyau se compose des protons et des neutrons.

### Américium et tableau périodique

Le numéro atomique de l’américium étant 95, il est positionné dans le tableau périodique entre le plutonium (94) et le curium (96). Ces éléments présentent d’ailleurs de nombreuses caractéristiques communes.

Où est positionner l'américium dans le tableau périodique?Positionnement de l'américium dans le tableau périodique

### Principales caractéristiques

Dans le tableau ci-dessous sont présentées les principales caractéristiques de l’américium.

CaractéristiquesDonnéesSymboleAmNuméro atomique95FamilleActinidesGroupe-Période7BlocfMasse volumique13,69 g / cm3 à 20°CDureté80 Kp / mm²CouleurBlanc aux reflets argentésMasse atomique241 uRayon atomique173 pmConfiguration électronique(K)2 (L)8 (M)18 (N)32 (O)25 (P)8 (Q)2Etat ordinaireSolidePoint de fusion1176°CPoint d'ébullition2011°C

NB : Ces caractéristiques sont utilisées de façon anecdotique au niveau lycée. L’intérêt de ces caractéristiques est principalement de prévoir le comportement de cet élément chimique lors d’une réaction chimique ou plus généralement dans une situation donnée. Il n’est ni nécessaire ni pertinent de retenir toutes ces données.

### Isotopes

Il existe 18 isotopes connus pour l’américium, c’est-à-dire 18 « versions » d’américium différentes avec un nombre de masses variables. Les masses correspondent aux neutrons additionnés aux protons. Or le nombre de protons restant fixe (95 pour l’américium), c’est donc le nombre de neutrons qui varie d’un isotope à l’autre. Ainsi, il existe les isotopes de 231Am à 247Am. Toutefois, dans la nature, seuls sont présents ceux qui sont stables, c’est-à-dire les isotopes 241Am, 242Am et 243Am. Les isotopes 241Am, 242Am et 243Am sont fissiles.

L’américium 241 et 243 se décomposent respectivement en neptunium 237 et 239. Ce sont ces deux isotopes qui, de par leur durée de demi-vie relativement élevée, ont permis l’étude des propriétés chimiques de cet élément.

L’américium 242, quant à lui, se transforme pour atteindre un état stable dont la demi-vie sera de 16 heures pour ensuite potentiellement se transformer curium 242. La stabilité de l’isotope 241Am amène à une demi-vie de 432 ans ; tandis que l’isotope 242Am a une demi-vie de 141 ans, et l’isotope 243Am de 7370 ans. Les autres isotopes ont des demi-vies bien plus courtes, dont certaines inférieures à la seconde.

Remarque : Le temps de demi-vie est une estimation du temps nécessaire pour que la moitié d’une quantité d’un élément chimique soit désintégrée. Exemple : Si on dispose de 100 atomes de 241Am à T0, on estime qu’il restera 50 atomes à T1 = 216 ans.

## Ressources en américium et fabrication

### Ressources et abondance en américium

L’américium est un élément de synthèse. Il n’existe donc pas à l’état naturel dans l’environnement. Il peut être détecté dans les sols ou dans l’atmosphère suite à des accidents ou à des essais nucléaires uniquement.

### Production d’américium

L’américium est produit dans les réacteurs nucléaires en bombardant du plutonium avec des neutrons. L’objectif initial de ces réacteurs est de produire de l’électricité, la production d’américium n’est donc qu’une conséquence, et non pas une finalité. Ainsi, ce n’est pas moins d’une tonne d’américium par an qui est produit en France.

## Découverte de l’américium

Dans les années 1940, diverses expériences étaient menées en bombardant des isotopes de plutonium par des neutrons. C’est le cas notamment du plutonium 239 qui était soumis à des bombardements de neutrons dans des réacteurs nucléaires. Il se transformait alors en plutonium 240, puis en plutonium 241, provoquant alors la formation d’américium 241. C’est en 1944 que l’américium 241 fut identifié pour la première fois par A. Ghiorso, R. A. James, L. O. Morgan et G. T. Seaborg au laboratoire métallurgique de l’Université de Chicago. Toujours en 1944 et dans le même laboratoire, quelques mois après son identification, B. B. Cunningham parvint à isoler de l’américium 241. En 1951, E. F. Westrum et L. R. Eyring réussirent à produire quelques centaines de microgrammes de trifluorure d’américium 241 volontairement.

## Applications de l’américium

### Propriétés de l'américium

L’américium peut exister sous diverses formes qui correspondent à des composés chimiques variés dont les propriétés restent très similaires les unes aux autres, tels que le sulfure d’américium (AmS) ou encore le dioxyde d’américium (AmO2). L’américium est un métal de couleur blanche aux reflets argentés, relativement malléable, et notamment plus malléable que l’uranium ou que le neptunium.

Ce métal est un transuranien appartenant à la famille des actinides. Ainsi, comme l’actinium (représentant majeur des actinides), l’américium s’oxyde vite lorsqu’il est en contact avec l’oxygène de l’air.

En solution aqueuse (dans un liquide comme l’eau par exemple), l’américium peut exister dans différents états oxydés, c’est alors l’état trivalent (III) qui est l’état le plus stable. A des pH neutres et / ou biologiques, l’américium est peu soluble en solution aqueuse : il a davantage tendance à s’hydrolyser.

### Utilisations et applications

On retrouve l’américium dans les détecteurs de fumée en très petites quantités, avec quelques dixièmes de milligramme seulement. Toutefois, ces détecteurs de fumée ne correspondent pas au modèle présent dans les ménages français. Ce sont principalement dans les installations industrielles qu’ils sont présents, mais ils sont de moins en moins utilisés car ils posent des problèmes de recyclage. Lorsqu’il se désintègre, l’américium 241 émet un rayonnement alpha qui va ioniser des molécules contenues dans la chambre de détection. Les ions et les électrons sont attirés selon leur charge par les deux électrodes (positive et négative) dans cette même chambre.

Comment fonctionne une alarme incendie contenant de l'américium?Schéma du fonctionnement d'une alarme incendie contenant de l'américium Si de la fumée entre dans la chambre de détection, les ions et les électrons s’accrochent avec les particules d’américium. Un ampèremètre détecte alors une modification du courant entre les électrodes : cela déclenche l’ alarme. L’autre utilisation majeure de l’américium correspond à la source de neutrons. C’est la désintégration de l’américium qui produit des neutrons. Cette source de neutrons est utilisée dans les réacteurs nucléaires pour produire de l’ énergie. Enfin, l’américium est parfois utilisé dans les stimulateurs cardiaques.

### Effets sur la santé

L’américium, en raison de sa radioactivité, est potentiellement toxique. Ce sont les radiations qu’il émet qui sont à l’origine de sa toxicité probable. Des expériences ont montré que l’américium, une fois ingéré, se déplaçait rapidement dans le corps humain pour ensuite être stocké dans les os, le foie et les gonades (testicules et ovaires) pour une période moyenne de 20 ans.

Ces effets sont valables pour tous les êtres vivants, c’est-à-dire aussi bien pour les animaux (dont les humains) que pour les plantes, avec les mêmes conséquences. Toutefois, il est important de souligner que les dommages causés au corps humain ne sont pas démontrés et sont considérés comme étant limités, avec une dose de tolérance estimée à 0,015 microgrammes d’américium 241 pour la totalité d’un corps d’Homme. L’américium se concentre au fil de la chaine alimentaire. Ainsi, des animaux et des humaines peuvent être soumis aux effets potentiellement néfastes de l’américium en consommant par exemple des plantes en ayant incorporé. Remarque : En cas d’exposition a de l’américium, on traite le patient par administration d’acide diethylène triamine pentaacétique.

### Effets sur l’environnement

L’américium n’est pas présent dans la nature puisque c’est un élément synthétique, créé donc par l’Homme dans les réacteurs nucléaires.

L’américium peut rester dans l’air (dans l’atmosphère) pendant plusieurs décennies, pouvant ainsi provoquer des problèmes aux poumons, au foie et à la thyroïde des animaux exposés.

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Yann

Fondateur de Superprof et ingénieur, nous essayons de rendre disponible la plus grande base de savoir.
Passionné par la physique-chimie et passé par la filière scientifique au lycée, je partage mes cours (après les avoir mis à jour selon le programme de l’Éducation Nationale).

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