Chapitres
- 01. Présentation
- 02. Un peu d’histoire
- 03. Présence à l’état naturel
- 04. Propriétés physiques et chimiques
- 05. Utilisations
- 06. Toxicité
- 07. Écotoxicité
Présentation
Le radon est un élément chimique qui porte le numéro 86 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Rn |
| Numéro atomique | 86 |
| Famille | Gaz noble |
| Groupe | 18 |
| Période | 6 |
| Bloc | p |
| Masse volumique | 9,73 g.L-1 |
| Couleur | Incolore |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 222 u |
| Rayon atomique | 120 pm |
| Configuration électronique | [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p6 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 32 | 18 | 8 |
| Oxyde | Inconnu |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Gaz |
| Point de fusion | -71°C |
| Point d'ébullition | -61,7°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Le nom de l'élément chimique 86, le radon, a été formé de manière à évoquer sa source - en effet, il est l'un des produit de la désintégration du radium - mais aussi pour rappeler sa famille chimique puisqu'il fait partie des gaz nobles possédant tous une terminaison en -on. L'origine du nom est la variation du nom de l'élément radium : a l'origine le radon s'appelait niton, du mot latin nitens signifiant briller. Lors de sa découverte il était désigné par "émanation du radon" puis d'autres noms furent proposés pour désigner cet élément ainsi que ses isotopes qui étaient d'abord considérés comme des éléments distincts. Ce ne sera qu'en 1923 que le comité international des éléments ainsi que l'UICPA valident les noms de radon, thoron et actinon pour les isotopes de l'élément 86 mais seul subsistera le premier de cette liste.
Découverte
Marie Skłodowska-Curie est une physicienne et chimiste d’origine polonaise. Elle est très connue pour sa découverte de la radioactivité naturelle et des éléments 84 et 88 : le polonium et le radium. Elle reçut de multiples prix et distinctions pour ses recherches. Elle reçut en 1903 le prix Nobel de physique et en 1911 le prix Nobel de chimie. C’était la première femme à recevoir ce genre de distinction et encore à ce jour elle est la seule à en avoir reçu deux Un prix Nobel, Nobelpriset de son nom original en suédois, est une récompense au niveau mondial qui gratifie son détenteur d’être l’une des personne ayant apporté le plus grand bénéfice à l’humanité. C’est un prix qui se remet tous les ans.Le premier a été remis en 1901. Ils récompensent des découvertes ou un travail en faveur de la paix. Il en existe 5 : le prix Nobel de physique, le prix Nobel de chimie, le prix Nobel de la paix, le prix Nobel de médecine et de physiologie et le prix Nobel de littérature.
Durant cette même année, les chimistes Robert Bowie Owens et Ernest Rutherford, relevant des résultats variables lors de la mesure de la radioactivité des oxydes de thorium.
Ernest Rutherford est un physicien et chimiste néo-zélandais ayant vécu de 1871 à 1937. On le considère comme l'un des précurseurs de la physique nucléaire. On lui doit notamment la découverte : Des rayons alpha, Des rayons bêta, Du noyau atomique et de ses charges électroniques, De la désintégration nucléaire. Toutes ses recherches le conduisirent à diriger le prestigieux laboratoire Cavendish de l'université de Cambridge au Royaume-Uni mais aussi de recevoir le prix Nobel de chimie en 1908. La radioactivité alpha est un rayonnement provoqué par une désintégration alpha qui est une désintégration radioactive où un noyau atomique éjecte une particule alpha qui se transforme en un autre noyau dont le nombre de masse est diminué de 4 et le numéro atomique de 2 à cause de la particule alpha manquante qui est analogue au noyau d’hélium 4 La radioactivité bêta est un type de désintégration radioactive où une particule bêta (électron ou positron) est émise. On parle de radioactivité bêta + quand un positron est émis mais on parle de radioactivité – quand c’est un électron qui est émis
Rutherford notera alors que les composés de thorium étaient capable d'émettre de façon continue un gaz radioactif conservant, pendant plusieurs minutes, sa radioactivité. Il décidera alors de nommer ce gaz, tout d'abord, emanation puis émanation de thorium, de symbole ThEm Le radon sera finalement découvert en 1900 par le scientifique Friedrich Ernst Dorn, appelant ce troisième élément radioactif, après le radium et le polonium, émanation de radium, de symbole RaEm. Dorn parvint à cette découverte grâce à ses expériences qui démontreront que le radium est capable d'émettre un gaz radioactif. Un an plus tard, ce sera Rutherford qui démontrera que les émanation du thorium sont radioactive. Il créditera cependant Pierre et Marie Curie de la découverte de cet élément. Deux ans plus tard, en 1903, André-Louis Debierne observera un phénomène identique au radium et au thorium mais provenant de l'actinium. Il nommera ce gaz, émanation d'actinium, de symbole AcEm. Cependant et après étude, Sir William Ramsay suggéra en 1904 au vu de la similitude du spectre des trois gaz découvert avec l'argon, le krypton et le xénon et, au vu de leur inertie chimique, que les différentes émanations découvertes pouvaient en réalité correspondre à un nouvel élément chimique classé dans la famille des gaz rares. Ce sera finalement en 1908 que William Ramsay et Robert Whytlaw-Gray isoleront un gaz qu'ils appelleront niton, provenant du latin nitens signifiant brillant. Il déterminèrent également la densité de ce gaz. Quelques années plus tard, en 1910, les deux collaborateurs isoleront le radon en déterminant qu'il était le gaz le plus dense parmi ceux connus à l'époque et décidèrent de l'appeler niton en rappel à la propriété de ce gaz capable de rendre phosphorescentes certaines substances.
Présence à l’état naturel
Le radon se forme de façon naturelle par la désintégration du radium au sein de la chaîne de désintégration radioactive de l'uranium mais aussi du thorium qui sont naturellement contenu dans les roches ou le sol, plus particulièrement dans les zones volcaniques, granitiques et uranifères. Cependant, le taux de radon observable dans la nature est tellement faible qu'on ne le détecte pas via des analyses chimiques mais bien par la mesure de sa radioactivité.
Propriétés physiques et chimiques
Le radon sous forme de corps simple
Le radon est un gaz radioactif, lourd et noble incolore, inodore qui est chimiquement inerte et non inflammable mais est hautement radiotoxique et cancérogène par inhalation. Le radon est formé à partir de la désintégration du radium dans la croûte terrestre. Il est, plus précisément un gaz monoatomique très dense, soluble dans l'eau et qui, comme les autres membres de la famille des gaz rares, est inerte chimiquement. Il ne réagit donc pas avec les autre composés. En effet, les gaz nobles présentent des propriétés qui s’accordent parfaitement avec la structure des atomes décrite dans la littérature moderne : leur couche de valence est saturée. De ce fait, il ne peuvent établir de liaison covalente avec d’autres atomes, ce qui explique leur inertie chimique.
On appelle couche de valence d’un atome la dernière couche électronique remplie. Ce sont les électrons qui composent cette dernière couche de valence qui interviennent dans les réactions chimiques
Lorsqu'il est assez refroidit pour passer à l'état solide il prend une couleur rouge-orangé, devient phosporescent et brille sous l'effet des rayonnements émis lors des désintégrations radioactives.
Les ions du radon en solution aqueuse
En raison de sa structure électronique stable, le radon ne peut capter ou perdre des électrons. C’est pourquoi il ne peut donc pas former d’ions.
Composés à base de radon
Le radon dispose, comme tous les gaz rares, d'une structure électronique qui lui confère une stabilité particulière et qui ne permet pas de former des liaisons covalentes ou ioniques, il n'existe donc pas de composés stables du radon.
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
Le radon est un élément chimique possédant 35 isotopes dont le nombre de masse est compris entre 195 et 229.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Il faut cependant noter que, parmi ces 35 isotopes, seulement 4 existent dans la nature puisque les autres ne se résument qu'à l'état de trace. De plus, seul le radon 222 possède une période radioactive assez importante pour présenter un problème de radioprotection dans les cas extrêmes.
On appelle période radioactive le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un isotope radioactif se désintègre de manière naturelle. Cette période n’est influencée en aucun cas par les conditions de l’environnement, que ce soit la température, la pression ou encore le champ magnétique, elle est propre à l’isotope en question. Statistiquement, on peut dire que la période radioactive est le temps à l’issue duquel le noyau de l’atome a 50 % de chances de s’être désintégré
Utilisations
Toxicité
Le radon, à cause de sa radioactivité peut présenter certains risques. En effet, respirer des concentrations trop élevées de radon peut provoquer diverses maladies du poumon tandis qu'une exposition à long terme favoriserait l'apparition de cancer.
Écotoxicité
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Le radon est un gaz radioactif relativement peu présent de façon naturel dans l'environnement. Cependant, l'Homme peut en augmenter les concentrations par la combustion de charbon ou encore par l'exploitation de mines d'uranium ou de phosphate. Cependant, au vu de la très courte période radioactive de l'élément, la majorité du radon se dégrade en éléments généralement moins dangereux, minimisant son côté écotoxique.
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