Fig.1 Bref aperçu de la présente étude. Crédit :Université d'Osaka
Tous les étudiants en chimie apprennent le tableau périodique, une organisation des éléments qui vous aide à identifier et à prévoir les tendances de leurs propriétés. Par exemple, Les auteurs de science-fiction décrivent parfois la vie en se basant sur l'élément silicium, car il figure dans la même colonne du tableau périodique que le carbone.
Cependant, il y a des écarts par rapport aux tendances périodiques attendues. Par exemple, le plomb et l'étain sont dans la même colonne du tableau périodique et devraient donc avoir des propriétés similaires. Cependant, tandis que les batteries au plomb sont courantes dans les voitures, les piles à l'étain ne fonctionnent pas. De nos jours, nous savons que cela est dû au fait que la plupart de l'énergie dans les batteries au plomb est attribuable à la chimie relativiste, mais une telle chimie était inconnue des chercheurs qui ont initialement proposé le tableau périodique.
La chimie relativiste est difficile à étudier dans les éléments superlourds, car de tels éléments sont généralement produits un par un dans les réactions de fission nucléaire et se détériorent rapidement. Néanmoins, avoir la capacité d'étudier la chimie des éléments superlourds pourrait découvrir de nouvelles applications pour les éléments superlourds et pour les éléments plus légers courants, comme le plomb et l'or.
Dans une étude récente en Chimie de la nature , des chercheurs de l'université d'Osaka ont étudié comment des atomes isolés de métal rutherfordium superlourd réagissent avec deux classes de bases communes. De telles expériences aideront les chercheurs à utiliser des principes relativistes pour mieux utiliser la chimie de nombreux éléments.
Fig.2 Schéma de principe de l'expérience de co-précipitation en ligne de 261 Réf. (crédit :Université d'Osaka
"Nous avons préparé des atomes uniques de rutherfordium au centre de recherche de l'accélérateur RIKEN, et tenté de faire réagir ces atomes avec des bases hydroxydes ou des bases amines, " explique Yoshitaka Kasamatsu, auteur principal de l'étude. "Les mesures de radioactivité ont indiqué le résultat final."
Les chercheurs peuvent mieux comprendre la chimie relativiste à partir de telles expériences. Par exemple, le rutherfordium forme des composés précipités avec une base hydroxyde à toutes les concentrations de base, pourtant ses homologues zirconium et hafnium en fortes concentrations. Cette différence de réactivité peut être attribuable à la chimie relativiste.
"Si nous avions un moyen de produire un précipité de rutherfordium pur en plus grande quantité, nous pourrions avancer en proposant des applications pratiques, " dit l'auteur principal Atsushi Shinohara. " En attendant, nos études aideront les chercheurs à explorer systématiquement la chimie des éléments superlourds."
La chimie relativiste explique pourquoi le métal d'or en vrac n'est pas de couleur argent, comme on pourrait s'y attendre sur la base des prédictions du tableau périodique. Une telle chimie explique également pourquoi le mercure métallique est un liquide à température ambiante, malgré les prédictions du tableau périodique. Il peut y avoir de nombreuses applications imprévues qui découlent de l'apprentissage de la chimie des éléments superlourds. Ces découvertes dépendront des protocoles récemment publiés et des études fondamentales en cours telles que celle-ci par des chercheurs de l'Université d'Osaka.
