Hs · Élément 108 · Métal de transition
L’élément le plus lourd dont les propriétés chimiques ont été confirmées expérimentalement.
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 hassium 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 hassium — trop peu d’atomes ont jamais existé simultanément.
Où il se trouve
Hassium se trouve dans la période 7, groupe 8. Tous les éléments du groupe 8 possèdent le même nombre d’électrons externes, ce qui explique qu’ils se comportent de manière si similaire.
Autres Métaux de transition
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L’élément le plus lourd dont les propriétés chimiques ont été confirmées expérimentalement.
Le hassium a été synthétisé pour la première fois en 1984 par une équipe de recherche allemande dirigée par Peter Armbruster et Gottfried Münzenberg au GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research de Darmstadt, en Allemagne, à l’aide de leur installation avancée d’accélérateur d’ions lourds. La découverte a consisté à bombarder des cibles de plomb-208 avec des ions de fer-58 accélérés à des énergies extrêmement élevées, créant avec succès du hassium-265 par des réactions de fusion nucléaire et détectant sa signature de désintégration caractéristique. L’équipe allemande a utilisé des systèmes de détection sophistiqués pour identifier les atomes de hassium grâce à leurs chaînes uniques de désintégration radioactive, confirmant la synthèse de l’élément 108 par une analyse minutieuse d’événements nucléaires se produisant sur plusieurs millisecondes. Au départ, l’élément a reçu le nom systématique « unniloctium » (signifiant « un-zéro-huit » en latin), conformément aux conventions de l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) pour nommer les éléments non découverts. Les chercheurs allemands ont proposé le nom « hassium » en l’honneur du Land allemand de Hesse (en latin : Hassia), où se trouve le laboratoire du GSI, suivant la tradition consistant à nommer les éléments d’après des lieux importants pour leur découverte. La découverte a suscité une controverse lorsque des scientifiques soviétiques de l’Institut unifié de recherches nucléaires de Doubna ont affirmé avoir observé des preuves de l’existence de l’élément 108 lors d’expériences antérieures remontant aux années 1970 et 1980. Toutefois, la communauté scientifique internationale n’a pas jugé les revendications soviétiques suffisamment concluantes, car leurs preuves expérimentales ne satisfaisaient pas aux normes rigoureuses requises pour confirmer la découverte de nouveaux éléments. L’IUPAC a officiellement reconnu la priorité de l’équipe allemande dans la découverte du hassium et a approuvé le nom « hassium » ainsi que le symbole « Hs » en 1997, après un examen approfondi des preuves expérimentales. La découverte a représenté une avancée importante dans la recherche sur les éléments superlourds, démontrant l’amélioration des techniques permettant de créer et de détecter des noyaux à durée de vie extrêmement brève aux limites de la stabilité nucléaire. La synthèse réussie du hassium a ouvert la voie à la création d’éléments encore plus lourds et fourni des données essentielles pour tester les théories sur la stabilité des éléments superlourds et l’îlot de stabilité. Cette réalisation a nécessité des années de développement technologique en physique des accélérateurs, en préparation des cibles et en méthodes de détection ultr sensibles pour étudier les événements nucléaires rares.
Applications
Le hassium, élément synthétique superlourd à durée de vie extrêmement brève, avec des demi-vies mesurées en secondes, n’a aucune application pratique au-delà de la recherche scientifique fondamentale en physique nucléaire et de l’étude des limites de la structure atomique. L’élément joue un rôle essentiel dans l’étude de l’« îlot de stabilité » théorique, où certains noyaux superlourds sont supposés posséder des demi-vies plus longues et des propriétés potentiellement utiles. Les recherches sur le hassium contribuent à notre compréhension des effets de couche nucléaire et des nombres magiques qui déterminent la stabilité nucléaire, fournissant des connaissances essentielles à l’avancement de la théorie de la physique nucléaire. L’élément est utilisé pour tester et valider des modèles nucléaires sophistiqués qui prédisent le comportement de la matière dans des conditions extrêmes, aidant les scientifiques à comprendre comment se comportent les noyaux atomiques aux limites de la stabilité. Les recherches sur le hassium font progresser nos connaissances sur la chimie des éléments superlourds, permettant aux scientifiques d’étudier l’évolution des propriétés chimiques à mesure que les éléments deviennent de plus en plus lourds et que les effets relativistes s’accentuent. Les techniques mises au point pour détecter et analyser le hassium ont contribué à améliorer les technologies de détection des particules et les instruments nucléaires utilisés dans diverses applications scientifiques. Les études du hassium fournissent des données importantes pour comprendre les processus de nucléosynthèse stellaire et la formation des éléments lourds dans des environnements astrophysiques extrêmes tels que les fusions d’étoiles à neutrons. Les recherches sur l’élément contribuent au développement de modèles théoriques plus sophistiqués de la structure atomique et de la physique nucléaire, qui ont des applications plus larges en science des matériaux et en technologie nucléaire. Bien que le hassium lui-même ne puisse pas être utilisé pratiquement, la recherche fondamentale qu’il permet contribue aux progrès de la médecine nucléaire, de la technologie de l’énergie nucléaire et de notre compréhension des constituants fondamentaux de la matière. De futures découvertes d’isotopes du hassium à durée de vie plus longue ou d’éléments superlourds apparentés pourraient révéler des propriétés uniques ayant des applications technologiques potentielles. Les efforts internationaux de collaboration nécessaires à la recherche sur le hassium favorisent la coopération scientifique et le partage des connaissances dans le domaine de la physique nucléaire à l’échelle mondiale.
Le hassium n’a aucune application pratique dans la vie quotidienne, l’industrie ou la technologie en raison de sa demi-vie extrêmement courte et des quantités infimes qui ne peuvent être produites que dans des installations spécialisées d’accélérateurs de particules. L’élément est utilisé exclusivement dans la recherche avancée en physique nucléaire menée par de grandes institutions scientifiques internationales disposant d’accélérateurs d’ions lourds. Les laboratoires de recherche étudient le hassium afin d’explorer des questions fondamentales sur les limites de la structure atomique et le nombre maximal de protons pouvant être contenus dans un noyau atomique stable. Les physiciens nucléaires utilisent le hassium comme terrain d’essai pour les modèles théoriques qui prédisent les propriétés des éléments superlourds et l’hypothèse de l’îlot de stabilité nucléaire. L’élément sert de référence pour valider des méthodes de chimie computationnelle qui tentent de prédire le comportement chimique des éléments superlourds au moyen de calculs quantiques relativistes. Les programmes éducatifs en physique nucléaire utilisent le hassium comme exemple de recherche de pointe sur la nature fondamentale de la matière et la quête continue de compréhension de la structure atomique. Les bases de données scientifiques et les ouvrages de référence incluent les données sur le hassium afin de conserver des dossiers complets de tous les éléments chimiques connus et de leurs propriétés. Des collaborations scientifiques internationales étudient le hassium pour faire progresser la compréhension mondiale de la physique nucléaire et partager les connaissances sur la recherche concernant les éléments superlourds. L’étude de l’élément contribue à former la prochaine génération de physiciens nucléaires et à développer des techniques expérimentales avancées pour étudier les phénomènes nucléaires rares. Bien que le hassium ne puisse pas être utilisé dans des applications pratiques, les recherches sur ses propriétés font progresser les connaissances fondamentales sous-jacentes aux technologies nucléaires utilisées en médecine, dans l’énergie et dans la recherche sur les matériaux. Les méthodes mises au point pour détecter et analyser le hassium contribuent à améliorer les instruments nucléaires et les techniques de recherche en physique des particules. L’élément représente le sommet des capacités actuelles en matière de synthèse artificielle d’éléments et illustre les limites de ce qu’il est possible d’accomplir avec la technologie actuelle de la physique nucléaire.
D’où il vient
0 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 0 % des éléments
Le hassium n’existe pas naturellement sur Terre et ne peut être créé artificiellement que par des réactions de fusion nucléaire dans des accélérateurs de particules, ce qui en fait l’un des éléments les plus rares et les plus difficiles à produire. 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 plomb-208 et des projectiles de fer-58 pour créer du hassium-265 par fusion nucléaire. Sa production nécessite des installations sophistiquées d’accélérateurs d’ions lourds capables d’accélérer les ions à des énergies précises tout en maintenant une précision exceptionnelle dans les systèmes de ciblage et de détection. Seuls quelques atomes de hassium peuvent être produits par heure, même avec la technologie d’accélérateur la plus avancée, et ces atomes se désintègrent en quelques secondes après leur création. L’isotope connu le plus stable, le hassium-270, possède une demi-vie d’environ 22 secondes, tandis que les autres isotopes se désintègrent encore plus rapidement, certains en quelques millisecondes après leur formation. La production de l’élément est limitée à quelques installations de recherche spécialisées dans le monde, notamment le GSI en Allemagne, le RIKEN au Japon et des institutions similaires disposant des capacités d’accélération appropriées. La nature synthétique du hassium signifie qu’il ne possède aucune occurrence géologique, présence environnementale ni réserve naturelle où que ce soit dans l’Univers selon les conditions actuelles. Toutes les recherches sur le hassium doivent être menées sur des atomes individuels ou de très petits nombres d’atomes, ce qui exige des équipements de détection extrêmement sensibles capables d’identifier des événements nucléaires individuels. La quantité totale de hassium jamais créée par l’humanité serait bien trop faible pour être visible même avec les microscopes les plus puissants, représentant peut-être quelques milliers d’atomes produits au cours de plusieurs décennies de recherche. Les concentrations environnementales de hassium sont effectivement nulles, car l’élément ne peut pas subsister en raison de sa désintégration radioactive rapide et de l’absence de mécanismes naturels de production. La production future pourrait augmenter légèrement avec les progrès de la technologie des accélérateurs, mais le hassium restera parmi les substances les plus rares pouvant être créées par la technologie humaine. L’élément n’existe que temporairement dans l’environnement contrôlé des laboratoires de physique nucléaire, se désintégrant en quelques secondes après sa création.
Manipulation
Hassium est radioactif. Il ne possède aucun isotope stable : chaque noyau se désintègre. Sa manipulation exige un blindage et des autorisations appropriés.
Le hassium présente des risques radiologiques importants en raison de sa radioactivité intense et de sa désintégration rapide, ce qui exige les protocoles de sécurité radiologique les plus stricts disponibles dans les installations de recherche en physique nucléaire. Le principal problème de sécurité ne vient pas des atomes de hassium eux-mêmes, qui existent en quantités négligeables, mais des champs de rayonnement intenses générés pendant sa production et des produits de désintégration radioactifs formés au cours de celle-ci. Le personnel travaillant sur la recherche concernant le hassium doit porter un équipement complet de surveillance des rayonnements et suivre des protocoles stricts conçus pour réduire au minimum l’exposition aux rayonnements de haute énergie et à la contamination radioactive. Les installations produisant du hassium nécessitent des systèmes sophistiqués de protection contre les rayonnements, comprenant généralement plusieurs couches de matériaux denses afin de protéger les travailleurs des rayons gamma, des neutrons et des autres formes de rayonnements ionisants. L’environnement de recherche doit faire l’objet d’une surveillance continue des niveaux de rayonnement dans toutes les zones où sont menés des travaux liés au hassium, avec des systèmes de sécurité automatiques capables d’arrêter les opérations si les niveaux de rayonnement dépassent les limites sûres. Les travailleurs doivent suivre une formation approfondie sur la sécurité radiologique, les procédures d’intervention d’urgence et les risques particuliers associés à la recherche sur les éléments superlourds avant d’être autorisés à travailler dans ces installations. La courte demi-vie du hassium signifie qu’il se désintègre rapidement en d’autres éléments radioactifs, créant un mélange complexe de produits de désintégration qui nécessite des procédures spécialisées de confinement et de gestion des déchets. Des protocoles d’urgence doivent être en place pour les accidents potentiels impliquant une contamination radioactive, des défaillances d’équipement ou des expositions imprévues aux rayonnements dans l’environnement de recherche. Les déchets issus de la recherche sur le hassium nécessitent un stockage et une surveillance à long terme en raison de la présence de divers isotopes radioactifs ayant des caractéristiques de désintégration et des demi-vies différentes. Les personnes enceintes et les personnes âgées de moins de 18 ans sont généralement interdites d’accès aux zones où sont menées des recherches sur le hassium en raison de leur sensibilité accrue aux effets des rayonnements. L’installation de recherche doit tenir des registres détaillés de toutes les expositions aux rayonnements et appliquer les principes ALARA (aussi faibles que raisonnablement possible) afin de réduire au minimum les doses reçues par l’ensemble du personnel. Des audits de sécurité réguliers et la maintenance des équipements sont essentiels pour garantir que tous les systèmes de radioprotection restent efficaces et que les protocoles de sécurité sont correctement respectés.
Réponses rapides
Hassium (symbole Hs) est l’élément 108 du tableau périodique, un Métal de transition de la période 7, du groupe 8. L’élément le plus lourd dont les propriétés chimiques ont été confirmées expérimentalement. À température ambiante, c’est un solide et il est radioactif.
[Rn] 5f¹⁴ 6d⁶ 7s² ; elle comporte 7 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2.Hassium n’a aucun isotope stable ; il n’a donc pas de masse atomique standard. La valeur indiquée, 270, est le nombre de masse de son isotope connu ayant la plus longue durée de vie.
On prévoit que Hassium aura une masse volumique d’environ 40.7 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.
Hassium a été découvert en 1984 par GSI Darmstadt. Il porte le nom de du latin Hassia, l’État allemand de Hesse.
Hassium n’existe pas naturellement sur Terre en quantité significative — il est produit dans un réacteur ou un accélérateur.
Oui. Hassium 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.