Quinze métaux radioactifs, dont quatre naturels et onze fabriqués artificiellement
De l’actinium au lawrencium. Tous sont radioactifs. Seuls le thorium et l’uranium existent en quantité utilisable dans la nature ; les autres sont soit des produits de désintégration éphémères, soit entièrement synthétiques. Ensemble, ils permettent d’alimenter les engins spatiaux, de dater les roches, de traiter le cancer et de diviser le XXe siècle en deux.
Mis en évidence dans le tableau périodique
Chaque membre
Ce qui les définit
Au-delà du bismuth, aucun noyau n’est véritablement stable. Les périodes radioactives vont des 14 milliards d’années du thorium-232 — plus ancien que la Terre et toujours présent — à des fractions de seconde pour les éléments les plus lourds.
Les premiers actinides n’enfouissent pas leurs électrons 5f comme les lanthanides enfouissent leurs électrons 4f ; ces électrons participent donc aux liaisons. L’uranium est le seul à aller de +3 à +6. Au-delà de l’américium, les électrons 5f se localisent et le comportement devient analogue à celui des lanthanides, se stabilisant à +3.
L’uranium-235 et le plutonium-239 entretiennent les réactions en chaîne. L’uranium-238 et le thorium-232 ne le font pas, mais capturent des neutrons pour devenir des nucléides qui, eux, le peuvent. Cette distinction constitue l’essentiel de l’ingénierie nucléaire.
Tendances périodiques
Le rayon ionique se contracte au cours de la série, comme chez les lanthanides. La stabilité s’effondre avec le numéro atomique : tout ce qui vient après le fermium (100) n’existe que dans des expériences menées avec des accélérateurs, où quelques atomes sont produits et détectés à la fois.
Dans le monde
Combustible pour réacteurs et armes. L’uranium naturel est composé à 99,3 % de U-238 ; seuls les 0,7 % de U-235 peuvent entretenir une réaction en chaîne, ce qui justifie l’enrichissement.
Armes et, sous forme de Pu-238, générateurs thermoélectriques à radioisotope qui alimentent encore Voyager 1 à plus de 24 milliards de km de la Terre.
Trois fois plus abondant que l’uranium et combustible potentiel pour réacteur, bien plus difficile à transformer en arme. Les manchons à incandescence en ont éclairé les rues pendant un siècle.
La source d’ionisation de millions de détecteurs de fumée domestiques — environ 0,3 microgramme chacun.
Une source de neutrons suffisamment puissante pour la diagraphie des puits de pétrole et le traitement du cancer : un microgramme émet 2,3 millions de neutrons par seconde.
L’Ac-225 est utilisé en alpha-thérapie ciblée contre des cancers autrement incurables ; des sources de curium alimentaient les spectromètres à rayons X des rovers martiens.
Manipulation
La famille la plus dangereuse du tableau. Tous sont radiotoxiques ; plusieurs sont également des métaux lourds chimiquement toxiques. Les émetteurs alpha comme le plutonium et le polonium sont relativement inoffensifs à l’extérieur du corps et extrêmement dangereux à l’intérieur, car les particules alpha déposent toute leur énergie sur une très courte distance. Tout actinide au-delà des traces naturelles de thorium et d’uranium nécessite une autorisation, un blindage et un confinement.
Bon à savoir
Questions fréquentes
Appariement nucléaire. U-235 possède un nombre impair de neutrons ; l’ajout d’un neutron libère donc suffisamment d’énergie de liaison pour faire franchir immédiatement au noyau sa barrière de fission, même avec un neutron lent. U-238 possède un nombre pair ; l’ajout d’un neutron libère moins d’énergie, et seul un neutron rapide apportant sa propre énergie cinétique peut le faire fissionner. C’est pourquoi les réacteurs ralentissent leurs neutrons et pourquoi l’enrichissement est nécessaire.
Un nucléide fissile entretient de lui-même une réaction en chaîne — U-235, Pu-239, U-233. Un nucléide fertile ne le peut pas, mais capture un neutron et se transmute en une substance qui le peut : U-238 devient Pu-239, et Th-232 devient U-233. Les réacteurs surgénérateurs existent pour réaliser délibérément cette conversion.
L'uranium appauvri et le thorium sont de faibles émetteurs alpha, et le métal intact est arrêté par la peau — des personnes ont manipulé des manchons à incandescence au thorium pendant un siècle. Le danger vient de l'inhalation ou de l'ingestion : les particules alpha y déposent toute leur énergie dans les tissus vivants. Tout ce qui vient après l'américium est dangereux en toutes circonstances et n'existe qu'à l'intérieur d'installations protégées.
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