Bh · Élément 107 · Métal de transition
Un élément superlourd dont la chimie, testée atome par atome, se comporte comme prévu pour le groupe 7.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe bohrium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Taille, à l’échelle
Rayon de 247 pm — soit 0,247 nm ; il en faudrait donc environ 2,02 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Aucun des deux états de transition n’a été mesuré pour bohrium — trop peu d’atomes ont jamais existé simultanément.
Où il se trouve
Bohrium se trouve dans la période 7, groupe 7. Tous les éléments du groupe 7 possèdent le même nombre d’électrons externes, ce qui explique qu’ils se comportent de manière si similaire.
Autres Métaux de transition
Tous les métaux de transitionL’histoire
Un élément superlourd dont la chimie, testée atome par atome, se comporte comme prévu pour le groupe 7.
Le bohrium a été synthétisé pour la première fois en 1981 par une équipe de scientifiques allemands dirigée par Peter Armbruster et Gottfried Münzenberg au GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research de Darmstadt, en Allemagne, à l’aide d’une technologie avancée d’accélérateur d’ions lourds. La découverte a consisté à bombarder des cibles de bismuth-209 avec des ions de chrome-54 accélérés à des énergies extrêmement élevées, créant du bohrium-262 par des réactions de fusion nucléaire. L’équipe allemande a utilisé des équipements de détection sophistiqués pour identifier les signatures caractéristiques de désintégration des atomes de bohrium, confirmant la création de l’élément 107 grâce à une analyse minutieuse des chaînes de désintégration radioactive. L’élément a d’abord reçu le nom temporaire « unnilseptium » (signifiant « un-zéro-sept » en latin), conformément aux conventions systématiques de l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) pour la dénomination des éléments non découverts. L’équipe de recherche allemande a proposé le nom « bohrium » en l’honneur du physicien danois Niels Bohr, qui a apporté des contributions fondamentales à la théorie atomique et à la mécanique quantique. Toutefois, la dénomination de l’élément 107 est devenue controversée lorsqu’une équipe soviétique de l’Institut unifié de recherches nucléaires de Dubna a affirmé avoir synthétisé l’élément plus tôt, en 1976, et a proposé le nom « nielsbohrium ». Le conflit concernant la priorité et la dénomination a duré plusieurs années, les deux équipes présentant des preuves à l’appui de leurs revendications et la communauté scientifique évaluant attentivement les données expérimentales. L’IUPAC a finalement reconnu la revendication de l’équipe allemande en se fondant sur la qualité et la reproductibilité de ses preuves expérimentales, adoptant officiellement le nom « bohrium » et le symbole « Bh » en 1997. La découverte du bohrium a représenté une avancée majeure dans la recherche sur les éléments superlourds, démontrant la capacité à créer et à identifier des éléments aux limites mêmes de la stabilité nucléaire. Cet effort collaboratif a impliqué plusieurs institutions et représenté des années de développement technologique dans la physique des accélérateurs et les méthodes de détection nucléaire. Cette découverte a ouvert la voie à la synthèse d’éléments encore plus lourds et approfondi notre compréhension des limites fondamentales de la structure atomique.
Applications
Le bohrium, élément superlourd synthétique à durée de vie extrêmement courte, dont la demi-vie se mesure en secondes, n’a actuellement aucune application pratique en dehors de la recherche scientifique fondamentale. L’élément existe uniquement pour approfondir notre compréhension de la physique nucléaire, de la structure atomique et des limites théoriques de la matière. Les centres de recherche utilisent le bohrium pour étudier les propriétés des éléments superlourds et tester les prédictions théoriques concernant la stabilité nucléaire ainsi que l’« îlot de stabilité » proposé, où certains noyaux superlourds pourraient avoir des demi-vies plus longues. L’élément constitue un cas d’étude essentiel pour les modèles nucléaires qui prédisent le comportement de la matière dans des conditions extrêmes, aidant les scientifiques à comprendre comment les protons et les neutrons interagissent dans les noyaux très lourds. Les recherches sur le bohrium contribuent à nos connaissances sur la structure en couches du noyau et les nombres magiques qui déterminent la stabilité nucléaire, fournissant des informations susceptibles de conduire à la découverte d’éléments superlourds à durée de vie plus longue. L’étude des propriétés chimiques du bohrium, bien qu’extrêmement difficile en raison de sa demi-vie courte, aide à valider les prédictions théoriques sur le comportement chimique attendu des éléments superlourds et leur place dans le tableau périodique. Ces recherches ont des implications pour la compréhension des limites fondamentales de la structure atomique et pour déterminer si des éléments superlourds stables pourraient exister avec des propriétés utiles aux technologies futures. Les techniques mises au point pour détecter et étudier le bohrium ont fait progresser les instruments et les méthodes de la physique nucléaire, contribuant à améliorer les capacités de détection des particules et d’analyse nucléaire. Bien que le bohrium lui-même n’ait actuellement aucune application pratique, les connaissances acquises grâce à son étude contribuent à la recherche en physique nucléaire, qui est à la base de nombreuses technologies importantes, notamment l’énergie nucléaire, les isotopes médicaux et la science des matériaux. Des applications futures pourraient apparaître si des isotopes du bohrium ou d’autres éléments superlourds apparentés à durée de vie plus longue étaient découverts, offrant potentiellement des propriétés uniques pour des applications technologiques spécialisées. L’étude de l’élément contribue également à notre compréhension de la nucléosynthèse stellaire et des processus qui créent les éléments lourds dans l’Univers.
Le bohrium n’a aucune application pratique dans la vie quotidienne ou l’industrie en raison de sa demi-vie extrêmement courte et des quantités infimes qui peuvent être produites dans les accélérateurs de particules. L’élément est utilisé exclusivement dans le cadre de recherches avancées en physique nucléaire menées dans de grandes institutions scientifiques équipées d’accélérateurs d’ions lourds. Les laboratoires de recherche étudient le bohrium afin de comprendre les propriétés fondamentales des éléments superlourds et de tester les modèles théoriques de la structure nucléaire. L’élément sert de référence pour valider les modèles informatiques qui prédisent le comportement de la matière aux limites de la masse atomique. Les physiciens nucléaires utilisent les recherches sur le bohrium pour explorer l’« îlot de stabilité » théorique, où les éléments superlourds pourraient avoir des demi-vies plus longues et des propriétés potentiellement utiles. L’étude du bohrium contribue au progrès de la technologie des accélérateurs de particules et des méthodes de détection utilisées pour étudier les événements nucléaires rares. Les établissements d’enseignement utilisent le bohrium comme exemple pédagogique de la physique nucléaire moderne et de la quête permanente visant à comprendre les limites de la structure atomique. Les publications scientifiques et les bases de données s’appuient sur les recherches consacrées au bohrium pour actualiser et affiner les modèles théoriques de la physique et de la chimie nucléaires. Des collaborations internationales étudient le bohrium afin de faire progresser la compréhension mondiale de la synthèse et des propriétés des éléments superlourds. La découverte et l’étude de l’élément démontrent les capacités des installations modernes de physique nucléaire et de la coopération scientifique internationale. Bien que le bohrium lui-même ne puisse pas être utilisé de manière pratique, les recherches sur ses propriétés font progresser la science fondamentale qui sous-tend de nombreuses technologies nucléaires. Les méthodes mises au point pour les recherches sur le bohrium contribuent à améliorer la médecine nucléaire, l’énergie nucléaire et la science des matériaux grâce à une meilleure compréhension des processus nucléaires.
D’où il vient
0 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 0 % des éléments
Le bohrium n’existe pas naturellement sur Terre et doit être créé artificiellement dans des accélérateurs de particules par des réactions de fusion nucléaire, ce qui en fait l’une des substances les plus rares pouvant être produites par la technologie humaine. L’élément est synthétisé en bombardant des noyaux cibles lourds avec des noyaux projectiles plus légers à des énergies extrêmement élevées, généralement en utilisant des cibles de bismuth-209 et des projectiles de chrome-54 pour créer du bohrium-262 par fusion nucléaire. La production de bohrium nécessite des installations sophistiquées d’accélérateurs de particules capables d’accélérer les ions à des énergies précises et de les diriger sur des matériaux cibles avec une précision exceptionnelle. Seuls quelques atomes de bohrium peuvent être produits à la fois, même avec les technologies d’accélération les plus avancées, ce qui rend impossible l’accumulation de quantités mesurables de l’élément. L’isotope connu le plus stable, le bohrium-270, a une demi-vie d’environ 61 secondes, ce qui signifie que la moitié de tout échantillon se désintégrera dans la minute environ suivant sa création. Les autres isotopes du bohrium ont des demi-vies encore plus courtes, certains ne durant que quelques millisecondes avant de subir une désintégration radioactive. L’extrême rareté de l’élément signifie que toutes les recherches sur le bohrium doivent être menées sur des atomes individuels ou de très petits nombres d’atomes, ce qui nécessite des équipements de détection extrêmement sensibles. Les installations de production du bohrium n’existent que dans quelques sites à travers le monde, notamment le GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research en Allemagne et le laboratoire RIKEN au Japon. La nature synthétique du bohrium signifie qu’il n’a aucune distribution géologique ni aucun réservoir naturel, et qu’il n’existe que dans l’environnement contrôlé des laboratoires de physique nucléaire. Les concentrations environnementales de bohrium sont essentiellement nulles, car l’élément ne peut pas persister dans la nature en raison de sa désintégration radioactive rapide. La quantité totale de bohrium jamais produite par l’humanité serait bien trop faible pour être visible à l’œil nu, représentant peut-être quelques milliers d’atomes créés au cours de plusieurs décennies de recherche. La production future pourrait augmenter avec les progrès de la technologie des accélérateurs, mais le bohrium restera probablement l’une des substances les plus rares connues de la science.
Manipulation
Bohrium est radioactif. Il ne possède aucun isotope stable : chaque noyau se désintègre. Sa manipulation exige un blindage et des autorisations appropriés.
Le bohrium présente des difficultés particulières en matière de sécurité en raison de sa radioactivité extrême, bien que le principal danger provienne non pas de l’élément lui-même, mais des rayonnements de haute énergie et des processus nucléaires associés à sa production et à son étude. La radioactivité intense de l’élément nécessite des protocoles spécialisés de radioprotection et des systèmes de confinement conçus pour manipuler des substances hautement radioactives dans des environnements de recherche. Le personnel travaillant avec le bohrium doit porter des équipements appropriés de surveillance des rayonnements et suivre des protocoles stricts visant à limiter l’exposition aux rayonnements ionisants. La courte demi-vie du bohrium signifie que les échantillons se désintègrent rapidement en d’autres éléments radioactifs, créant un mélange complexe de produits de désintégration qui nécessite une surveillance et un confinement rigoureux. Les installations produisant du bohrium doivent être équipées de blindages contre les rayonnements, de systèmes de ventilation et de capacités de gestion des déchets conçus pour les substances hautement radioactives. Le principal problème de sécurité ne réside pas dans le contact direct avec les atomes de bohrium, présents en quantités si faibles qu’elles sont négligeables, mais dans l’exposition aux champs de rayonnement intenses associés à sa production et à sa désintégration. Les travailleurs des installations de recherche sur le bohrium doivent suivre une formation spécialisée en radioprotection et en procédures d’intervention d’urgence pour les incidents impliquant des matières radioactives. L’environnement de recherche nécessite une surveillance continue des niveaux de rayonnement et le respect strict des principes ALARA (« As Low As Reasonably Achievable », soit « aussi bas que raisonnablement possible ») concernant l’exposition aux rayonnements. Des procédures d’urgence doivent être prévues pour les accidents potentiels impliquant une contamination radioactive ou des défaillances d’équipement dans les installations d’accélérateurs. Les déchets issus des recherches sur le bohrium nécessitent un stockage et une surveillance à long terme en raison de la présence de divers produits de désintégration radioactive ayant des demi-vies différentes. Les quantités extrêmement faibles de bohrium produites signifient que sa toxicité chimique conventionnelle ne constitue pas une préoccupation importante, mais que la radioprotection demeure primordiale. Les femmes enceintes et les personnes de moins de 18 ans sont généralement exclues des zones où sont menées les recherches sur le bohrium en raison de leur sensibilité accrue aux rayonnements.
Réponses rapides
Bohrium (symbole Bh) est l’élément 107 du tableau périodique, un métal de transition de la période 7, du groupe 7. Un élément superlourd dont la chimie, testée atome par atome, se comporte comme prévu pour le groupe 7. À température ambiante, c’est un solide et il est radioactif.
[Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s² ; elle comporte 7 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2.Bohrium n’a aucun isotope stable ; il n’a donc pas de masse atomique standard. La valeur indiquée, 272, est le nombre de masse de son isotope connu ayant la plus longue durée de vie.
On prévoit que Bohrium aura une masse volumique d’environ 37.1 g/cm³, bien qu’aucun échantillon suffisamment grand pour être pesé n’ait jamais été produit. À titre de comparaison, l’eau a une masse volumique de 1.0 g/cm³.
Bohrium a été découvert en 1981 par GSI Darmstadt. Il porte le nom de niels Bohr.
Bohrium n’existe pas naturellement sur Terre en quantité significative — il est produit dans un réacteur ou un accélérateur.
Oui. Bohrium ne possède aucun isotope stable — chacun de ses noyaux se désintègre. Il n’existe pas dans la nature en quantités utilisables et doit être synthétisé.