Tout le monde connaît probablement les éléments les plus courants du tableau périodique, tels que l’hydrogène, l’or et l’oxygène, mais les éléments rares de cette liste ne sont pas souvent évoqués en dehors de la communauté scientifique. Essentiellement, tous les éléments les plus rares sur Terre sont radioactifs et n’ont pas d’utilisations commerciales/pratiques. La plupart de ces éléments ne sont utilisés que pour la recherche et ne durent même pas assez longtemps pour être étudiés en profondeur. Tous les éléments de cette liste existent en assez petites quantités, que ce soit dans la nature ou de manière synthétique.
- Neptunium
Abondance : seulement des traces trouvées dans la croûte terrestre ; environ 60 000 kilogrammes produits comme sous-produit des centrales nucléaires chaque année
Numéro atomique : 93
Poids atomique : 237 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : Actinide
Utilisations courantes : précurseur dans la production de plutonium ; utilisé dans des dispositifs de détection de neutrons à haute énergie (MeV); générateurs thermiques à radio-isotopes pour fournir de l’électricité aux engins spatiaux
Le neptunium est le premier élément transuranien, venant juste après l’uranium dans le tableau périodique. Des traces de certains isotopes du neptunium, le Neptunium-237 et le Neptunium-239, se trouvent naturellement sous forme de produits de désintégration des réactions de transmutation dans les minerais d’uranium. La plupart du Neptunium est produit par irradiation neutronique d’uranium dans des réacteurs nucléaires. Le neptunium est principalement un sous-produit des réacteurs nucléaires conventionnels et n’a aucune utilisation commerciale. Cependant, le Neptunium est utilisé comme précurseur dans la production de Plutonium et comme générateur thermique de radio-isotopes pour fournir de l’électricité aux engins spatiaux.
Le saviez-vous?
Puisque Uranium a été nommé d’après la planète Uranus, les scientifiques ont décidé de nommer Neptunium d’après Neptune, la prochaine planète au-delà d’Uranus.
- Curium
Abondance : inconnue si des traces existent naturellement ; plusieurs kilogrammes produits chaque année
Numéro atomique : 96
Poids atomique : 247 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : Actinide
Utilisations courantes : utilisé pour produire des actinides plus lourds ; utilisé dans les radionucléides pour les sources d’énergie dans les stimulateurs cardiaques artificiels ; utilisé dans les spectromètres à rayons X à particules alpha
Le curium est un élément chimique radioactif transuranien qui porte le nom de Marie et Pierre Curie, connus pour leurs recherches sur la radioactivité. Bien que Curium ait probablement déjà été produit lors d’expériences nucléaires précédentes, il n’a été produit intentionnellement qu’en 1944, à l’Université de Californie, Berkeley, par Glenn T. Seaborg, Ralph A. James et Albert Ghiorso. Étant donné que la découverte de Curium, ainsi que d’Americum, faisaient partie du projet Manhattan, les éléments ont été gardés secrets pour le public. Seaborg a divulgué la découverte de Curium et d’Americum à une émission de radio cinq jours avant la présentation officielle lors d’une réunion de l’American Chemical Society le 11 novembre 1945.
Le saviez-vous?
L’isotope le plus ancien du curium, le curium-247, a une très longue demi-vie de 15,6 millions d’années, ce qui signifie que tout curium primordial présent sur Terre lors de sa formation, se serait déjà désintégré. Des traces de curium ont été trouvées dans certaines zones utilisées pour les essais d’armes nucléaires atmosphériques.
- Américium
Abondance : traces possibles trouvées dans la croûte terrestre, mais n’a jamais été confirmée ; plusieurs kilogrammes produits chaque année
Numéro atomique : 95
Poids atomique : 243 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : Actinide
Utilisations courantes : utilisé dans les détecteurs de fumée commerciaux à chambre d’ionisation ; sources de neutrons; jauges industrielles; matière première pour la production d’autres éléments transuraniens et transactinides
L’américium est un autre élément complètement synthétique rare qui est produit à partir de réactions nucléaires. Les isotopes les plus durables et les plus courants de l’américium, de l’américium-241 et de l’américium-243 ont des demi-vies de 432,2 et 7 370 ans, respectivement. Ainsi, bien qu’il soit possible qu’il y ait des traces d’américium naturellement dans les minéraux d’uranium à la suite de réactions nucléaires, son existence dans la nature n’a pas encore été confirmée. Au lieu de cela, l’américium est produit par l’uranium ou le plutonium bombardés de neutrons dans les réacteurs nucléaires.
Le saviez-vous?
Une tonne de combustible nucléaire usé contient environ 100 grammes d’américium et plusieurs kilogrammes sont produits chaque année pour être utilisés dans les détecteurs de fumée, les jauges industrielles, les sources de neutrons et d’autres applications de recherche et pratiques.
- Californium
Abondance : environ 500 milligrammes produits annuellement
Numéro atomique : 98
Poids atomique : 251 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : Actinide
Utilisations courantes : utilisé pour aider à démarrer les réacteurs nucléaires ; utilisé dans la synthèse nucléaire d’éléments de masse plus élevée; utilisé dans les jauges d’humidité à neutrons ; utilisé comme source de neutrons pour identifier les minerais d’or et d’argent grâce à une technique connue sous le nom d’activation neutronique; les neutrons utilisés comme traitement de certains cancers du col de l’utérus et du cerveau ; et bien d’autres utilisations pratiques
Alors que la plupart des éléments transuraniens (éléments dont le numéro atomique est supérieur à92, uranium) n’ont pas d’utilisations pratiques en dehors de la recherche scientifique, le Californium a une grande variété d’utilisations. La plupart de ces applications exploitent la propriété de certains isotopes du californium à émettre des neutrons. Un des principaux
Utilisations de Californium est de démarrer des réacteurs nucléaires. Les neutrons de Californium sont également utilisés pour traiter certains cancers du col de l’utérus et du cerveau lorsque d’autres radiothérapies sont inefficaces. Parce que Californium a de nombreuses utilisations pratiques, environ 500 milligrammes de l’élément sont produits chaque année.
Le saviez-vous?
Le californium est le plus dangereux pour l’homme lorsqu’il pénètre dans cet organisme, car l’élément peut se bio accumuler dans les tissus squelettiques et perturber la formation des globules rouges.
- Prométhium
Abondance : seulement environ 500 à 600 grammes dans la croûte terrestre à un moment donné
Numéro atomique : 61
Poids atomique : 145 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : Lanthanide
Utilisations courantes : principalement utilisé pour la recherche scientifique, mais le prométhium-147 est utilisé dans la peinture lumineuse, les batteries atomiques et les appareils de mesure d’épaisseur.
Comme le protactinium, qui figure également sur cette liste, la plupart du prométhium naturel se trouve dans les gisements de minerai d’uraninite. À un moment donné, il n’y a qu’environ 500 à 600 grammes de prométhium dans la croûte terrestre. Le prométhium synthétique est récupéré des sous-produits de la fission de l’uranium.
Alors que la découverte de Promethium a connu de nombreux faux départs, elle a finalement été produite et caractérisée au Oak Ridge National Laboratory en 1945 par la séparation et l’analyse des produits de fission du combustible à l’uranium irradié dans un réacteur en graphite.
Le saviez-vous?
En plus du technétium, le prométhium est l’un des deux seuls éléments radioactifs suivis dans le tableau périodique par des éléments aux formes stables.
- Protactinium
Abondance : quelques parties par billion (0,1 partie par billion) dans la croûte terrestre ; capable de produire 125 grammes à la fois
Numéro atomique : 91
Poids atomique : 231,03588(1)
Catégorie d’élément : Actinide
Utilisations courantes : aucune utilisation pratique en dehors de la recherche scientifique
Le protactinium est hautement radioactif et a également une toxicité élevée. Alors que le protactinium est principalement extrait du combustible nucléaire usé, il se trouve naturellement. Les concentrations de protactinium dans la croûte terrestre sont généralement de quelques parties par billion, mais peuvent atteindre quelques parties par million dans certains gisements de minerai d’uraninite. Le protactinium est un produit intermédiaire indésirable dans les réacteurs nucléaires à base de thorium.
Le saviez-vous?
Alors que la plupart des éléments de cette liste, en particulier les éléments entièrement synthétiques, ont des demi-vies très courtes, l’isotope naturel le plus long et le plus abondant (près de 100 %) du protactinium, le protactinium-231, a une demi-vie de 32 760 ans et est un produit de désintégration de l’uranium-235.
- Francium
Abondance : entre 20 et 30 grammes à un moment donné trouvés dans la croûte terrestre ; quelques centaines de milliers d’atomes ont été produits
Numéro atomique : 87
Poids atomique : 223 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : Métal alcalin
Utilisations courantes : aucune utilisation pratique en dehors de la recherche scientifique dans les domaines de la chimie et de la structure atomique
Il existe actuellement 34 isotopes connus du francium, dont la masse atomique va de 199 à 232. Seuls le francium-223 et le francium-221 sont présents naturellement et uniquement en quantités infimes, entre 20 et 30 grammes à un moment donné, dans la croûte terrestre. Seules de petites quantités de Francium ont été synthétisées et pas assez ont été collectées pour former un solide ou un liquide en vrac. Cependant, on pense que le francium est un métal hautement réactif.
Le saviez-vous?
Le francium a été découvert pour la première fois par Marguerite Perey en France en 1939 et est le dernier élément découvert pour la première fois dans la nature, plutôt que par synthèse (d’autres éléments synthétiques ont été découverts plus tard dans la nature).
- Berkélium
Abondance : quelques milligrammes produits comme sous-produits dans les réacteurs nucléaires ; un peu plus d’1 gramme jamais produit aux États-Unis depuis sa découverte
Numéro atomique : 97
Poids atomique : 247 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : Actinide
Utilisations courantes : aucune utilisation pratique en dehors de la recherche scientifique
source de la photo : Wikimedia Commons
Berkelium a été nommé d’après la ville de Berkley, en Californie, où se trouve le Lawrence Berkeley National Laboratory (alors le University of California Radiation Laboratory). Le laboratoire a été le premier à synthétiser intentionnellement du Berkelium en décembre 1954. Avant cette découverte, il était possible que le Berkelium ait été produit lors d’expériences nucléaires précédentes. Le berkélium est incroyablement difficile à produire et un peu plus d’un gramme a été fabriqué aux États-Unis depuis sa découverte.
Le saviez-vous?
Les scientifiques ont produit suffisamment de Berkelium pour savoir qu’il s’agit d’un métal radioactif doux, blanc argenté.
- Oganesson
Abondance : quelques milligrammes produits comme sous-produits dans les réacteurs nucléaires ; un peu plus d’1 gramme jamais produit aux États-Unis depuis sa découverte
Numéro atomique : 118
Poids atomique : 294 (la plupart stisotope capable)
Catégorie d’élément : propriétés chimiques inconnues ; éventuellement un solide réactif d’aspect métallique
Utilisations courantes : aucune utilisation pratique en dehors de la recherche scientifique
L’Oganesson est l’un des éléments synthétiques les plus rares et seuls quelques atomes ont été produits. L’élément radioactif est très instable et a une demi-vie extrêmement courte de seulement 0,89 milliseconde (0,00089 seconde). Bien que l’existence de l’Oganesson ait été prédite en 1895 par le chimiste danois Hans Peter Jørgen Julius Thomsen, l’Oganesson n’a été synthétisé qu’en 2005.
Le saviez-vous?
Oganesson a le numéro atomique le plus élevé et la masse atomique la plus élevée de tous les éléments connus.
- Astatine
Abondance : moins de 1 gramme présent dans la croûte terrestre à un moment donné ; seulement 0,05 microgramme n’a jamais été produit
Numéro atomique : 85
Poids atomique : 210 (isotope le plus stable)
Catégorie d’élément : métalloïde
Utilisations courantes : actuellement en cours de recherche pour une utilisation en médecine nucléaire ; a un potentiel pour la thérapie ciblée par particules alpha