Cn · Élément 112 · Métal de transition
Devrait être un liquide volatil — un métal qui se comporte presque comme un gaz noble.
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 copernicium 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
Copernicium est liquide dans une plage de 57 K, de 283 K à 340 K.
Où il se trouve
Copernicium se trouve dans la période 7, groupe 12. Tous les éléments du groupe 12 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
Devrait être un liquide volatil — un métal qui se comporte presque comme un gaz noble.
Le copernicium a été synthétisé pour la première fois en 1996 par une équipe internationale de physiciens nucléaires dirigée par Sigurd Hofmann au GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research de Darmstadt, en Allemagne, à l’aide de leur accélérateur linéaire d’ions lourds de pointe (UNILAC) et des systèmes de détection et d’analyse des particules les plus avancés disponibles à l’époque. Cette découverte majeure a consisté à bombarder des cibles de plomb-208 avec des ions de zinc-70 accélérés à des énergies extraordinairement élevées et précisément contrôlées, créant avec succès du copernicium-277 par des réactions de fusion nucléaire et détectant sa signature de désintégration radioactive hautement caractéristique pendant environ 0,24 milliseconde grâce à des équipements de détection sophistiqués. L’équipe de recherche allemande a utilisé les technologies de détection les plus avancées disponibles, notamment des détecteurs de position de pointe, des systèmes précis de mesure du temps de vol, des équipements avancés d’analyse énergétique et des algorithmes complexes d’analyse informatisée des données afin d’identifier les atomes individuels de copernicium grâce à leurs chaînes de désintégration et à leurs caractéristiques énergétiques uniques et incontestables. L’élément a d’abord reçu le nom systématique provisoire « ununbium » — signifiant « un-un-deux » en latin — conformément aux conventions de nomenclature systématique de l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC), établies pour les éléments superlourds nouvellement découverts en attente d’un examen scientifique approfondi et d’une reconnaissance officielle. L’équipe de recherche a proposé le nom « copernicium » en hommage à l’astronome polonais révolutionnaire Nicolaus Copernicus, qui a profondément transformé notre compréhension de l’Univers en proposant le modèle héliocentrique plaçant le Soleil, plutôt que la Terre, au centre du système solaire, révolutionnant ainsi l’astronomie et la compréhension que l’humanité a de sa place dans le cosmos. Cette découverte a représenté une réalisation extraordinaire en physique nucléaire et en technologie des accélérateurs, exigeant une précision sans précédent dans le fonctionnement de l’accélérateur, le contrôle du faisceau d’ions, la préparation et le positionnement de la cible, la synchronisation temporelle et la méthodologie de détection pour créer et identifier positivement des atomes n’existant que pendant de simples fractions de seconde. La synthèse réussie a nécessité de nombreuses années de développement technologique intensif dans la physique des accélérateurs d’ions lourds, les systèmes de détection de particules ultr sensibles, les techniques sophistiquées d’acquisition et d’analyse des données et les méthodes statistiques avancées permettant d’identifier des événements nucléaires extrêmement rares au milieu de signaux de fond et de bruits complexes. L’IUPAC a officiellement approuvé le nom « copernicium » et le symbole chimique « Cn » en 2010, après un examen international complet des données expérimentales, des tentatives de vérification indépendantes menées par d’autres groupes de recherche et une confirmation approfondie de la validité scientifique et de la reproductibilité de la découverte. Cette réalisation a démontré les progrès rapides et continus des capacités de recherche sur les éléments superlourds et fourni des données expérimentales essentielles pour tester les prédictions théoriques les plus avancées concernant la stabilité nucléaire, la structure atomique, les effets relativistes et les propriétés chimiques aux limites absolues du tableau périodique.
Applications
Le copernicium, élément synthétique superlourd à durée de vie extrêmement courte, dont la demi-vie se mesure en secondes, n’a aucune application pratique au-delà de la recherche en physique nucléaire fondamentale et des études théoriques sur les limites de la structure atomique et de la stabilité nucléaire. L’élément sert exclusivement à approfondir les connaissances scientifiques sur les noyaux superlourds et à fournir des données expérimentales essentielles pour tester des prédictions théoriques avancées concernant l’îlot de stabilité proposé, où certains éléments superlourds pourraient présenter des demi-vies plus longues et des propriétés potentiellement utiles. Les recherches sur le copernicium contribuent largement à valider les modèles avancés des couches nucléaires et à comprendre comment les protons et les neutrons s’organisent dans les noyaux atomiques très lourds, aux limites absolues de la physique nucléaire. L’élément constitue un banc d’essai essentiel pour les modèles théoriques les plus sophistiqués qui tentent de prédire les propriétés chimiques et physiques des éléments superlourds au moyen de calculs complexes de mécanique quantique relativiste et de méthodes informatiques avancées. Les recherches sur le copernicium aident les scientifiques à comprendre comment de profonds effets relativistes influencent le comportement atomique, la structure des orbitales électroniques et les propriétés chimiques à mesure que les éléments deviennent de plus en plus lourds et que les électrons se déplacent à des fractions importantes de la vitesse de la lumière. Les techniques expérimentales, les instruments et les méthodes mis au point spécifiquement pour créer et détecter le copernicium ont considérablement fait progresser la technologie de la physique nucléaire et contribué à d’importantes améliorations des accélérateurs de particules, des équipements de détection et des méthodes d’analyse des données. Les études sur le copernicium fournissent des données inestimables pour comprendre les processus de nucléosynthèse stellaire et la formation des éléments les plus lourds de l’Univers lors d’événements astrophysiques extrêmes tels que les fusions d’étoiles à neutrons, les supernovæ et d’autres phénomènes cosmiques de haute énergie. Les recherches sur l’élément contribuent largement à former la prochaine génération de physiciens nucléaires et à mettre au point des méthodes expérimentales révolutionnaires pour étudier des phénomènes nucléaires rares aux frontières absolues des capacités scientifiques et technologiques actuelles. Bien que le copernicium lui-même n’ait aucune application pratique concevable, la recherche fondamentale qu’il permet fait considérablement progresser la compréhension des processus nucléaires qui sous-tendent de nombreuses technologies essentielles en médecine nucléaire, en production d’énergie nucléaire, en science des matériaux et dans les applications de la physique quantique.
Le copernicium n’a absolument aucune application dans la vie quotidienne, l’industrie, le commerce, la technologie ou quelque domaine pratique que ce soit, en raison de sa demi-vie extrêmement courte d’environ 28 secondes et du fait que seuls des atomes individuels peuvent être produits au moyen des installations d’accélérateurs de particules les plus avancées au monde. L’élément est utilisé exclusivement dans les recherches de pointe en physique nucléaire menées dans un très petit nombre de grands laboratoires internationaux équipés des accélérateurs d’ions lourds et des systèmes de détection ultr sensibles les plus sophistiqués à la disposition de la science moderne. Les instituts de recherche étudient le copernicium afin d’explorer les questions les plus fondamentales concernant les limites théoriques de la structure atomique, de la stabilité nucléaire et le nombre maximal absolu de protons pouvant être contenu dans un seul noyau atomique, dans toutes les conditions concevables. Les physiciens nucléaires utilisent le copernicium comme référence essentielle pour tester et valider rigoureusement les modèles théoriques et les méthodes informatiques les plus avancés qui prédisent le comportement, les propriétés et les caractéristiques chimiques des éléments superlourds aux limites du tableau périodique. L’élément sert de banc d’essai expérimental critique pour les méthodes de chimie computationnelle les plus sophistiquées, qui tentent de prédire les propriétés chimiques, le comportement atomique et les caractéristiques physiques au moyen de calculs extraordinairement complexes de mécanique quantique relativiste plutôt que par mesure expérimentale directe. Les programmes éducatifs en physique nucléaire avancée et en chimie théorique utilisent le copernicium comme exemple majeur de recherche de pointe sur les aspects les plus fondamentaux de la matière et sur la quête scientifique continue visant à comprendre la structure atomique à ses limites théoriques et pratiques absolues. Les bases de données scientifiques, les publications de recherche et les ouvrages de référence conservent les relevés les plus complets possible des propriétés du copernicium afin d’assurer la documentation exhaustive de tous les éléments chimiques connus, y compris ceux qui n’existent que brièvement dans des conditions de laboratoire très spécialisées et contrôlées. Les collaborations scientifiques internationales étudient le copernicium pour faire progresser la compréhension mondiale de la physique des éléments superlourds et favoriser des niveaux sans précédent de partage des connaissances et de coopération dans la recherche nucléaire aux frontières absolues des capacités et des connaissances scientifiques humaines. L’étude de l’élément contribue largement au développement de nouvelles techniques expérimentales et de nouveaux instruments révolutionnaires pour détecter et analyser des événements nucléaires extrêmement rares et des espèces nucléaires éphémères qui n’existent que quelques secondes dans des conditions hautement contrôlées.
D’où il vient
0 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 0 % des éléments
Le copernicium n’existe naturellement nulle part dans l’Univers, dans aucune condition physique actuellement connue ou théoriquement prévue, et ne peut être créé artificiellement que par des réactions de fusion nucléaire extraordinairement complexes et précisément contrôlées, au moyen des installations d’accélérateurs de particules les plus avancées et les plus puissantes disponibles sur Terre. L’élément est synthétisé en bombardant des noyaux cibles extrêmement lourds avec des noyaux projectiles plus légers soigneusement sélectionnés et accélérés à des énergies très élevées et précisément contrôlées, généralement en utilisant des projectiles de zinc-70 et des cibles de plomb-208 pour créer du copernicium-277 au moyen de processus de fusion nucléaire méticuleusement contrôlés exigeant une précision extraordinaire. La production nécessite les accélérateurs d’ions lourds les plus sophistiqués et les plus puissants existants, capables d’accélérer les ions à des énergies exactes tout en maintenant une précision sans précédent dans la focalisation du faisceau, le positionnement de la cible, la synchronisation temporelle, la détection des particules et les systèmes d’acquisition des données fonctionnant aux limites de la technologie actuelle. Même avec les technologies d’accélération les plus avancées de la science moderne et les équipes scientifiques les plus compétentes, seuls des atomes individuels de copernicium peuvent être produits sur de longues périodes d’exploitation intensive, et ces atomes se désintègrent par des processus radioactifs complexes quelques secondes à quelques minutes après leur création. L’isotope connu le plus stable, le copernicium-285, possède une demi-vie d’environ 28 secondes dans les conditions de laboratoire, tandis que les autres isotopes connus se désintègrent beaucoup plus rapidement, certains en quelques millisecondes après leur formation dans la chambre cible de l’accélérateur. La production de l’élément est limitée à peut-être deux ou trois installations de recherche spécialisées dans le monde, notamment le GSI en Allemagne et le RIKEN au Japon, des institutions possédant les capacités technologiques, l’expertise et les ressources extraordinaires nécessaires à la recherche sur la synthèse des éléments superlourds. La nature entièrement synthétique du copernicium signifie qu’il n’a aucune présence géologique sur Terre ou sur d’autres corps planétaires, aucune présence environnementale dans des conditions naturelles et aucun processus naturel de formation nulle part dans l’Univers connu selon les lois physiques et les conditions cosmiques actuelles. Toutes les recherches sur le copernicium doivent être menées sur des atomes individuels ou de très petits nombres d’atomes détectés grâce à leurs signatures de désintégration radioactive hautement caractéristiques et uniques, ce qui exige les équipements de détection les plus sensibles, sophistiqués et avancés disponibles pour la recherche moderne en physique nucléaire. La quantité totale de copernicium jamais créée par l’humanité au cours de toute l’histoire de la recherche en physique nucléaire serait bien trop infime pour être détectée par des techniques de mesure conventionnelles, représentant peut-être moins de quelques dizaines d’atomes produits pendant des décennies d’efforts de recherche internationaux intensifs mobilisant les installations et l’expertise scientifique les plus avancées disponibles.
Manipulation
Copernicium est radioactif. Il ne possède aucun isotope stable : chaque noyau se désintègre. Sa manipulation exige un blindage et des autorisations appropriés.
Le copernicium présente les dangers radiologiques les plus extrêmes et les plus complets rencontrés dans tout domaine de la recherche en physique nucléaire, en raison de sa radioactivité intense, de sa demi-vie courte et des processus nucléaires à très haute énergie nécessaires à sa production, sa détection, son analyse et son étude dans des conditions de laboratoire contrôlées. Les principales préoccupations en matière de sécurité ne concernent pas les atomes individuels de copernicium eux-mêmes, qui existent en quantités négligeables pendant des périodes extrêmement brèves, mais les champs de rayonnement incroyablement intenses, complexes et multiformes générés lors des processus de synthèse ainsi que la cascade complexe de produits de désintégration hautement radioactifs formés lorsque l’élément subit des transformations radioactives successives par plusieurs voies de désintégration. Le personnel travaillant sur le copernicium doit utiliser les systèmes de surveillance radiologique les plus complets, avancés et sophistiqués disponibles dans la science nucléaire moderne et suivre les protocoles de sécurité les plus stricts, détaillés et rigoureusement appliqués jamais élaborés pour la recherche en physique nucléaire, spécifiquement conçus et continuellement mis à jour afin de réduire au minimum l’exposition aux rayonnements gamma de haute énergie, au flux de neutrons, aux particules alpha, aux rayonnements bêta et à une éventuelle contamination radioactive provenant de multiples sources. Les installations de recherche doivent être équipées de plusieurs couches redondantes des systèmes de protection contre les rayonnements les plus sophistiqués et les plus efficaces possibles, intégrant des matériaux denses soigneusement sélectionnés tels que le plomb, le tungstène, l’uranium appauvri, le polyéthylène boré et des matériaux composites spécialisés absorbant les neutrons afin de protéger les travailleurs contre l’environnement de rayonnement intense, multispectral et complexe créé lors de la recherche sur les éléments superlourds. L’environnement de travail exige une surveillance continue et en temps réel au moyen de plusieurs systèmes indépendants et redondants de détection des rayonnements, dotés de verrouillages de sécurité automatiques avancés et de capacités d’intervention d’urgence capables d’arrêter instantanément toutes les opérations, d’isoler les zones contaminées et d’activer les protocoles d’urgence si les niveaux de rayonnement dépassent un seuil de sécurité prédéterminé ou si un système de sécurité signale des conditions potentiellement dangereuses. Tout le personnel doit suivre avec succès des programmes de formation spécialisés, approfondis, complets et régulièrement mis à jour, couvrant les principes avancés de sécurité radiologique, les procédures d’intervention d’urgence, les dangers de la physique nucléaire, les risques propres aux éléments superlourds, les protocoles de sécurité spécifiques à l’installation et les difficultés particulières liées à la sécurité lors des recherches sur le copernicium avant d’obtenir l’accès à ces installations hautement restreintes et soigneusement contrôlées. Les caractéristiques de désintégration du copernicium signifient qu’il se désintègre par de multiples voies et mécanismes complexes, créant un mélange complexe et en évolution constante de produits fils hautement radioactifs présentant des modes de désintégration, des types de rayonnement, des spectres énergétiques et des demi-vies variés, chacun nécessitant des procédures spécifiques et soigneusement conçues de confinement, de surveillance et de sécurité, adaptées à son profil de danger individuel.
Réponses rapides
Copernicium (symbole Cn) est l’élément 112 du tableau périodique, un Métal de transition de la période 7, du groupe 12. Devrait être un liquide volatil — un métal qui se comporte presque comme un gaz noble. À température ambiante, il devrait être liquide et il est radioactif.
[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² ; elle comporte 7 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2.Aucun échantillon de Copernicium n’a jamais été condensé ; les deux valeurs sont donc calculées plutôt que mesurées : on prévoit une fusion à 283 K (9.9 °C) et une ébullition à 340 K (66.9 °C). Il fondra dans une pièce chaude ou dans la paume de la main.
Copernicium n’a aucun isotope stable ; il n’a donc pas de masse atomique standard. La valeur indiquée, 285, est le nombre de masse de son isotope connu ayant la plus longue durée de vie.
On prévoit que Copernicium aura une masse volumique d’environ 23.7 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.
Copernicium a été découvert en 1996 par GSI Darmstadt. Il porte le nom de nicolaus Copernicus.
Copernicium n’existe pas naturellement sur Terre en quantité significative — il est produit dans un réacteur ou un accélérateur.
Oui. Copernicium 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.