Copernicium

Le copernicium (symbole Cn[7]) est l'élément chimique de numéro atomique 112. Il correspond à l'ununbium (Uub) de la dénomination systématique de l'IUPAC, et est encore appelé élément 112 dans la littérature. Il a été synthétisé pour la première fois le 9 février 1996 par la réaction ²⁰⁸Pb (⁷⁰Zn, n) ²⁷⁷Cn au Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) de Darmstadt, en Allemagne, et son identification a été validée par l'IUPAC en mai 2009[8]. Il a reçu son nom définitif en février 2010 en l'honneur de Nicolas Copernic[alpha 1].

Copernicium

Roentgenium ← Copernicium → Nihonium

Hg

112

Cn

↑

Cn

↓

—

Tableau complet • Tableau étendu

Position dans le tableau périodique

Symbole

Cn

Nom

Copernicium

112

12

7^e période

Métal de transition
ou métal pauvre

Configuration électronique

[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² (simulation[1])

Électrons par niveau d’énergie

2, 8, 18, 32, 32, 18, 2

Propriétés atomiques de l'élément

Masse atomique

[285]

Rayon de covalence

122 pm[2]

Énergies d’ionisation[1]

1^re : 1 154,9 kJ·mol^-1

3^e : 3 164,7 kJ·mol^-1

2^e : 2 170,0 kJ·mol^-1

Isotopes les plus stables

Iso	AN	Période	MD	Ed	PD
Iso	AN	Période	MD	MeV	PD
²⁸³Cn	{syn.}	4 s	90 % α 10 % FS	9,53 9,32 8,94 —	²⁷⁹Ds —
²⁸⁵Cn	{syn.}	29 s	α	9,15 9,03 ?	²⁸¹Ds

Propriétés physiques du corps simple

État ordinaire

Peut-être gazeux[3]

Masse volumique

23,7 g·cm^-3 (prédiction)[1]

Système cristallin

Cubique centré[4] (prédiction)

Point d’ébullition

84⁺¹¹²
₋₁₀₈ °C[5]

Divers

N^o CAS

54084-26-3[6]

Précautions

Radioélément à activité notable

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Il s'agit d'un transactinide très radioactif, dont l'isotope connu le plus stable, le ²⁸⁵Cn, a une période radioactive de 29 s. Situé sous le mercure dans le tableau périodique des éléments, il appartiendrait au bloc d. Contrairement aux autres éléments du groupe 12, qui sont des métaux pauvres, il pourrait s'agir d'un métal de transition, en raison d'effets relativistes stabilisant la sous-couche électronique s au détriment de la sous-couche d : le cation Cn²⁺ aurait ainsi la configuration électronique [Rn] 5f¹⁴ 6d⁸ 7s². Le copernicium serait très volatil, et il n'est pas exclu qu'il puisse être gazeux[3] aux conditions normales de température et de pression.

Synthèse

Le copernicium a été synthétisé pour la première fois le 9 février 1996, à Darmstadt, en Allemagne, au GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung). Il a été obtenu en bombardant une cible de plomb 208 avec des ions de zinc 70[11], lors d'une expérience où un seul atome a été produit :

70
30Zn + 208
82Pb ⟶ 278
112Cn* ⟶ 277
112Cn + 1
0n.

Le GSI a confirmé ses résultats en mai 2000 avec la synthèse d'un second atome de ²⁷⁷Cn[12]^,[13].

L'expérience a été reproduite en 2004 au RIKEN et se solda par la synthèse de deux nouveaux atomes, confirmant les données expérimentales recueillies en Allemagne[14].

L'état de l'art en matière de production d'isotopes de copernicium peut être résumé par le tableau suivant :

Ion	Cible	Isotope	Statut de l'expérience
⁷⁰Zn	²⁰⁸Pb	²⁷⁸Cn	Succès
⁵⁰Ti	²³²Th	²⁸²Cn	Réaction non tentée
⁴⁸Ca	²³⁸U	²⁸⁶Cn	Succès
⁴⁸Ca	²⁴²Pu	²⁸³Cn	Succès
⁴⁰Ar	²⁴⁴Pu	²⁸⁴Cn	Réaction non tentée
³⁶S	²⁴⁸Cm	²⁸⁴Cn	Réaction non tentée
³⁰Si	²⁴⁹Cf	²⁷⁹Cn	Réaction non tentée

Isotopes

Le premier isotope à avoir été synthétisé est ²⁷⁷Cn en 1996. Six radioisotopes sont connus, de ²⁷⁷Cn à ²⁸⁵Cn et possiblement deux isomères nucléaires (non confirmés). L'isotope confirmé à la plus grande durée de vie est ²⁸⁵Cn avec une demi-vie de 29 secondes.

Expériences en phase gazeuse

Les propriétés chimiques du copernicium ont été particulièrement étudiées à la suite d'indications selon lesquelles il présenterait les effets relativistes les plus sensibles parmi tous les éléments de la période 7. Sa configuration électronique à l'état fondamental étant [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s², il appartient au groupe 12 du tableau périodique, et devrait par conséquent se comporter comme le mercure et former des composés binaires avec des métaux nobles comme l'or. On a ainsi cherché à caractériser l'enthalpie d'adsorption d'atomes de copernicium sur des surfaces d'or à diverses températures. Compte tenu de la stabilisation relativiste des électrons 7s, le copernicium présente des propriétés rappelant celles d'un gaz noble comme le radon. On a ainsi cherché à mesurer les différences de caractéristiques d'adsorption entre le copernicium, le mercure et le radon[15].

La première expérience a été réalisée à l'aide de la réaction ²³⁸U (⁴⁸Ca, 3n) ²⁸³Cn. La détection reposait sur les produits de fission spontanée de l'isotope parent, avec une période radioactive de 5 min. L'analyse des données montra que le copernicium était plus volatil que le mercure et présentait des propriétés de gaz noble. Cependant, l'incertitude concernant la synthèse du copernicium 283 a semé le doute sur ces résultats. D'autres études ont par conséquent été menées en générant cet isotope comme produit de désintégration du flérovium 287, à la suite de la réaction ²⁴²Pu (⁴⁸Ca, 3n) ²⁸⁷Fl. Deux atomes de copernicium 283 ont été identifiés au cours de cette expérience, dont les propriétés d'adsorption ont permis de déterminer que le copernicium forme de faibles liaisons métal-métal avec l'or, ce qui en fait un homologue plus volatil du mercure, et le place résolument dans le groupe 12[15].

Cette expérience a été répétée en avril 2007, permettant d'identifier trois nouveaux atomes de copernicium. Les propriétés d'adsorption du copernicium ont été confirmées, et sont en plein accord avec sa position d'élément le plus lourd du groupe 12[15]. Ces expériences ont également permis la première estimation de la température d'ébullition du copernicium : 84⁺¹¹²
₋₁₀₈ °C, ce qui en ferait peut-être un gaz aux conditions normales de température et de pression[5].

Notes et références

Notes

Le 19 février 2010[9], décision publiée par la revue Pure and Applied Chemistry dans son édition de mars 2010[10].

Références

(en) Darleane C. Hoffman, Diana M. Lee et Valeria Pershina, « Transactinide Elements and Future Elements », The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements,‎ 2011, p. 1652-1752 (ISBN 978-94-007-0210-3, DOI 10.1007/978-94-007-0211-0_14, Bibcode 2011tcot.book.1652H, lire en ligne)
(en) « Copernicium », Periodic Table, sur Royal Society of Chemistry (consulté le 12 décembre 2016)
(en) Sandra Soverna, « Indication for a gaseous element 112 » [PDF], GSI Scientific Report 2003, sur Institut de chimie nucléaire de l'université de Mayence (consulté le 16 décembre 2016).
(en) Jyoti Gyanchandani, Vinaya kMishra, G. K. Dey et S. K. Sikka, « Super heavy element Copernicium: Cohesive and electronic properties revisited », Solid State Communications, vol. 269,‎ janvier 2018, p. 16-22 (DOI 10.1016/j.ssc.2017.10.009, Bibcode 2018SSCom.269...16G, lire en ligne)
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Le symbole initialement proposé par le GSI était Cp, mais l'UICPA avait rapidement émis une recommandation provisoire pour le symbole Cn, afin d'éviter les confusions avec l'ancien symbole du cassiopéium, dénomination alternative du lutécium utilisée en Allemagne jusqu'en 1949, et avec le symbole couramment employé en chimie inorganique pour le ligand cyclopentadiène.
Article Techno-Science.Net : « Nouvel élément chimique enfin reconnu : reste à lui trouver un nom ».
(en) « IUPAC News – 20 février 2010 »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)} (consulté le 26 mars 2013) « Element 112 is Named Copernicium. »
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(en)/(de)/(es) Cet article est partiellement ou en totalité issu des articles intitulés en anglais « Copernicium » (voir la liste des auteurs), en allemand « Copernicium » (voir la liste des auteurs) et en espagnol « Copernicio » (voir la liste des auteurs).

Voir aussi

Liens externes

(en) WebElements.com – Copernicium
(en) GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH – 14 juillet 2009 « Element 112 shall be named “copernicium”. »
(en) « Technical data for Copernicium » (consulté le 6 juin 2016), avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope

1

2

3

4

5

6

7

8

*

Métaux Alcalins	Alcalino- terreux	Lanthanides	Métaux de transition	Métaux pauvres	Métal- loïdes	Non- métaux	Halo- gènes	Gaz nobles	Éléments non classés
		Actinides
		Superactinides

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[11] Le 19 février 2010[9], décision publiée par la revue Pure and Applied Chemistry dans son édition de mars 2010[10].

[10.1007/978-94-007-0211-0_14-1] (en) Darleane C. Hoffman, Diana M. Lee et Valeria Pershina, « Transactinide Elements and Future Elements », The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements,‎ 2011, p. 1652-1752 (ISBN 978-94-007-0210-3, DOI 10.1007/978-94-007-0211-0_14, Bibcode 2011tcot.book.1652H, lire en ligne)

[RSC-2] (en) « Copernicium », Periodic Table, sur Royal Society of Chemistry (consulté le 12 décembre 2016)

[JGU_Institut_für_Kernchemie-3] (en) Sandra Soverna, « Indication for a gaseous element 112 » [PDF], GSI Scientific Report 2003, sur Institut de chimie nucléaire de l'université de Mayence (consulté le 16 décembre 2016).

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[6] Mark Winter, « WebElements – Element 112 », The University of Sheffield & WebElements Ltd, UK, 2009 (consulté le 14 décembre 2009)

[7] Le symbole initialement proposé par le GSI était Cp, mais l'UICPA avait rapidement émis une recommandation provisoire pour le symbole Cn, afin d'éviter les confusions avec l'ancien symbole du cassiopéium, dénomination alternative du lutécium utilisée en Allemagne jusqu'en 1949, et avec le symbole couramment employé en chimie inorganique pour le ligand cyclopentadiène.

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[10] (en) Kazuyuki Tatsumi et John Corish, « Name and symbol of the element with atomic number 112 (IUPAC Recommendations 2010) », Pure and Applied Chemistry, vol. 82, n^o 3,‎ 24 février 2010, p. 753-755 (ISSN 1365-3075, lire en ligne)
DOI:10.1351/PAC-REC-09-08-20

[96Ho01-12] (en) S. Hofmann, et al., « The new element 112 », Zeitschrift für Physik: A Hadrons and Nuclei, vol. 354, n^o 1,‎ 1996, p. 229–230 (DOI 10.1007/BF02769517)

[13] (en) Hofmann et al., « New Results on Element 111 and 112 », European Physical Journal A Hadrons and Nuclei, vol. 14, n^o 2,‎ 2002, p. 147–57 (DOI 10.1140/epja/i2001-10119-x)

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[15] K. Morita (2004). « Decay of an Isotope ²⁷⁷112 produced by ²⁰⁸Pb + ⁷⁰Zn reaction » dans Exotic Nuclei (EXON2004) Proceedings of the International Symposium: 188-191 p., World Scientific (DOI:10.1142/9789812701749_0027).

[10.1007/978-3-642-37466-1_8-16] (en) Heinz W. Gäggeler et Andreas Türler, « Gas-Phase Chemistry of Superheavy Elements », The Chemistry of Superheavy Elements,‎ décembre 2013, p. 415-483 (DOI 10.1007/978-3-642-37466-1_8, lire en ligne)