Nh · Élément 113 · Métal post-transitionnel
Le premier élément découvert et nommé par une équipe de recherche asiatique.
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 nihonium 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
Nihonium est liquide dans une plage de 700 K, de 700 K à 1400 K.
Où il se trouve
Nihonium se trouve dans la période 7, groupe 13. Tous les éléments du groupe 13 possèdent le même nombre d’électrons externes, ce qui explique qu’ils se comportent de manière si similaire.
Autres Métaux post-transitionnels
Tous les métaux post-transitionnelsL’histoire
Le premier élément découvert et nommé par une équipe de recherche asiatique.
Réalisation historique : Le nihonium est devenu le premier élément chimique découvert par le Japon, représentant une réalisation monumentale pour la science japonaise et étant reconnu comme l’une des découvertes scientifiques les plus importantes du XXIe siècle.
Direction du RIKEN : L’équipe de découverte, dirigée par Kosuke Morita au centre Nishina du RIKEN pour la science fondée sur les accélérateurs, a consacré près d’une décennie à perfectionner les techniques de synthèse nécessaires à la création de cet élément superlourd. Leur persévérance après des années de tentatives infructueuses illustre le dévouement scientifique.
Expériences décisives : Entre 2004 et 2012, l’équipe a créé avec succès trois atomes de nihonium en bombardant des cibles de Bismuth-209 avec des ions de Zinc-70 dans son accélérateur linéaire. Chaque synthèse réussie a nécessité des mois de fonctionnement continu et un étalonnage précis des conditions expérimentales.
Reconnaissance internationale : L’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) a officiellement reconnu la découverte du RIKEN en 2015, accordant au Japon l’honneur de nommer l’élément 113. Le nom « nihonium » dérive de « Nihon », le mot japonais désignant le Japon.
Innovation technologique : La découverte a nécessité la mise au point de nouveaux systèmes de détection capables d’identifier des atomes isolés parmi des milliards de particules de fond. Ces innovations ont fait progresser l’instrumentation de la physique nucléaire et les techniques d’analyse des données dans le monde entier.
Impact scientifique mondial : La découverte du nihonium a validé les prédictions théoriques concernant la synthèse des éléments superlourds et ouvert de nouvelles voies pour explorer les limites du tableau périodique. Cette réalisation a stimulé la collaboration internationale dans la recherche sur les éléments superlourds.
Importance culturelle : Au-delà de son importance scientifique, le nihonium représente la contribution du Japon aux connaissances fondamentales de l’humanité, suscitant la fierté envers les capacités scientifiques japonaises et motivant les futures générations de chercheurs.
Applications
Recherche en physique nucléaire : Le nihonium constitue une étape cruciale pour comprendre la synthèse des éléments superlourds et leurs modes de désintégration. Sa création nécessite de bombarder des cibles de Bismuth-209 avec des ions de Zinc-70 dans des accélérateurs de particules, fournissant des informations sur les mécanismes des réactions nucléaires à des énergies extrêmes.
Études de l’îlot de stabilité : En tant qu’élément 113, le nihonium occupe une position stratégique à l’approche de l’« îlot de stabilité » théorisé, où les éléments superlourds pourraient exister pendant des périodes plus longues. Les recherches cherchent à déterminer si le nihonium présente une stabilité accrue par rapport aux éléments voisins, ce qui pourrait valider les prédictions théoriques concernant les fermetures de couches nucléaires.
Études de chimie fondamentale : Malgré sa courte demi-vie, la recherche sur le nihonium contribue à comprendre comment les effets relativistes influencent les liaisons chimiques dans les éléments superlourds. Les calculs théoriques suggèrent que le nihonium pourrait se comporter de manière similaire au Thallium, mais avec des écarts importants dus aux contractions relativistes des orbitales électroniques.
Technologie avancée de détection : La création de nihonium nécessite des systèmes de détection de particules de pointe et des techniques sophistiquées d’analyse des données. Ces avancées technologiques renforcent nos capacités en instrumentation nucléaire, au bénéfice de domaines allant de l’imagerie médicale à la science des matériaux.
Collaboration scientifique internationale : La recherche sur le nihonium illustre la coopération scientifique mondiale, avec des équipes du RIKEN (Japon), du GSI (Allemagne) et d’autres institutions qui partagent leurs connaissances et leurs ressources pour repousser les limites de la synthèse des éléments.
Impact éducatif : En tant que premier élément découvert par le Japon, le nihonium inspire de nouvelles générations de scientifiques et montre comment une recherche persévérante peut atteindre des objectifs apparemment impossibles, encourageant la poursuite de l’exploration de l’inconnu.
Expériences avec des accélérateurs de particules : Le nihonium n’existe que dans des installations de recherche hautement spécialisées équipées d’accélérateurs linéaires et de systèmes de faisceaux d’ions. Ces expériences nécessitent des mois de bombardement continu pour produire seulement quelques atomes, ce qui fait de chaque création une réalisation scientifique importante.
Études de la désintégration nucléaire : Les scientifiques utilisent le nihonium pour étudier les chaînes de désintégration alpha et les fragments de fission, fournissant des données sur la stabilité nucléaire et les forces qui maintiennent les noyaux atomiques ensemble. Chaque atome de nihonium qui se désintègre fournit des informations précieuses sur le comportement des éléments superlourds.
Validation des modèles théoriques : Le nihonium sert de banc d’essai aux modèles de mécanique quantique de la structure atomique, notamment aux théories concernant le comportement des orbitales électroniques sous des charges nucléaires et dans des conditions relativistes extrêmes.
Développement d’instruments avancés : La création et la détection du nihonium stimulent l’innovation dans les technologies de détection des particules, les systèmes de mesure du temps et les méthodes d’acquisition des données, qui profitent à la recherche scientifique au sens large.
Coordination de la recherche internationale : Les expériences sur le nihonium nécessitent une coordination entre plusieurs institutions de recherche, favorisant la collaboration et le partage des connaissances au sein de la communauté scientifique mondiale.
Potentiel d’applications futures : Bien qu’il soit actuellement limité à la recherche, la compréhension des propriétés du nihonium contribue à l’objectif à long terme de découvrir des éléments superlourds stables susceptibles d’avoir des applications pratiques dans les technologies avancées.
D’où il vient
0 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 0 % des éléments
Absence naturelle : Dans les conditions actuelles, le nihonium n’existe naturellement nulle part dans l’Univers. Son noyau atomique contient 113 protons, ce qui le rend trop lourd et instable pour se former par des processus nucléaires naturels ou subsister dans les environnements stellaires.
Création artificielle uniquement : Chaque atome de nihonium a été créé artificiellement dans des accélérateurs de particules par des réactions de fusion nucléaire. Le processus consiste à accélérer des ions de Zinc-70 à des énergies extrêmement élevées et à les diriger vers des cibles de Bismuth-209, avec des taux de fusion de seulement quelques atomes par semaine.
Absence cosmique : Même dans les environnements cosmiques les plus extrêmes — comme les fusions d’étoiles à neutrons, les supernovæ ou les cœurs d’étoiles massives — les conditions sont insuffisantes pour créer et maintenir des noyaux de nihonium. La courte demi-vie de l’élément signifie que tout nihonium formé se désintégrerait avant d’être détecté.
Existence exclusivement en laboratoire : L’installation d’accélérateur linéaire du RIKEN au Japon représente le principal lieu où le nihonium a été synthétisé avec succès. L’élément existe pendant quelques millisecondes seulement avant de subir une désintégration alpha, ce qui rend son étude extrêmement difficile.
Instabilité nucléaire : La nature synthétique du nihonium découle de l’instabilité fondamentale des noyaux atomiques lourds. Lorsque le nombre de protons augmente, la répulsion électromagnétique entre les protons prend le dessus sur la force nucléaire forte qui maintient le noyau uni.
Potentiel de synthèse future : Les technologies avancées d’accélérateurs de particules pourraient à terme permettre une production plus efficace du nihonium, mais l’élément restera toujours synthétique en raison de son instabilité nucléaire intrinsèque.
Manipulation
Nihonium est radioactif. Il ne possède aucun isotope stable : chaque noyau se désintègre. Sa manipulation exige un blindage et des autorisations appropriés.
Rayonnement alpha intense : Le nihonium subit une désintégration alpha rapide avec une demi-vie d’environ 8 millisecondes, émettant des particules alpha à haute énergie qui présentent de graves dangers radiologiques. Même des quantités microscopiques délivreraient des doses de rayonnement mortelles en quelques secondes d’exposition.
Confinement spécialisé : Toutes les recherches sur le nihonium se déroulent dans des installations d’accélérateurs de particules fortement blindées et dotées de plusieurs barrières de confinement. Les travailleurs doivent maintenir des distances de sécurité et utiliser des équipements de manipulation à distance afin d’éviter toute exposition directe aux rayonnements.
Dangers de la chaîne de désintégration : La désintégration du nihonium produit une série de noyaux fils radioactifs, chacun présentant des risques radiologiques supplémentaires. La chaîne de désintégration complète doit être prise en compte lors de l’évaluation des protocoles de sécurité et des exigences de confinement.
Protocoles des installations de recherche : Seuls des physiciens nucléaires formés et ayant reçu une formation approfondie en sécurité radiologique peuvent travailler avec le nihonium. Les installations nécessitent une surveillance continue des rayonnements, des procédures d’intervention d’urgence et des contrôles d’accès stricts afin de protéger le personnel et l’environnement.
Aucune manipulation directe : La radioactivité extrême et la courte demi-vie du nihonium rendent toute manipulation directe impossible. Toutes les interactions s’effectuent au moyen de systèmes à distance et d’équipements de détection conçus pour réduire au minimum l’exposition humaine tout en maximisant la collecte de données scientifiques.
Considérations environnementales : Bien que les quantités de nihonium soient extrêmement faibles, des protocoles d’élimination appropriés garantissent qu’aucune contamination radioactive ne s’échappe des systèmes de confinement du laboratoire. Une surveillance à long terme confirme la désintégration complète de toutes les matières radioactives.
Réponses rapides
Nihonium (symbole Nh) est l’élément 113 du tableau périodique, un métal post-transitionnel de la période 7, du groupe 13. Le premier élément découvert et nommé par une équipe de recherche asiatique. À température ambiante, il devrait être solide et il est radioactif.
[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹ ; elle comporte 7 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3. Sa couche externe contient 3 électrons, ce qui détermine son comportement en matière de liaisons.Aucun échantillon de Nihonium n’a jamais été condensé ; les deux valeurs sont donc calculées plutôt que mesurées : on prévoit une fusion à 700 K (426.9 °C) et une ébullition à 1400 K (1126.9 °C).
Nihonium n’a aucun isotope stable ; il n’a donc pas de masse atomique standard. La valeur indiquée, 284, est le nombre de masse de son isotope connu ayant la plus longue durée de vie.
On prévoit que Nihonium aura une masse volumique d’environ 16 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.
Nihonium a été découvert en 2004 par RIKEN, Japan. Il porte le nom de nihon, « Japon ».
Nihonium n’existe pas naturellement sur Terre en quantité significative — il est produit dans un réacteur ou un accélérateur.
Oui. Nihonium 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.