Le curium est un élément chimique qui porte le numéro 96 dans la classification périodique des éléments.

Où se situe le curium dans le tableau périodique des éléments ?
Le tableau périodique des éléments.
Informations générales
SymboleCm
Numéro atomique96
FamilleActinide
Période7
Blocf
Masse volumique13,51 g.cm-3
CouleurArgenté
Propriétés atomiques
Masse atomique247 u
Rayon atomique174 pm
Configuration électronique[Rn] 7s2 5f7 6d1
Électrons par niveau d'énergie2 | 8 | 18 | 32 | 25 | 9 | 2
OxydeAmphotère
Propriétés physiques
État ordinaireSolide
Point de fusion1345 °C
Point d'ébullition3109, 85 °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.

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Un peu d’histoire

Étymologie

Le nom du curium provient du nom des célèbres chimistes français Pierre et Marie Curie. Le "m" du symbole du curium est une référence à Marie.

Qui a découvert la radioactivité ?
Le nom du curium a été attribué en l'honneur de Marie Curie, une grande physicienne française que l'on considère comme responsable de la découverte de la radioactivité.

Découverte

Le curium fut découvert en 1944 par un groupe de trois chercheurs à l'Université de Californie à Berkeley :

  1. Glenn Theodore Seaborg,
  2. Ralph Arthur James,
  3. Albert Ghiorso.

Ils l'ont découvert en déposant une solution de nitrate de plutonium sur du platine puis en l'insérant dans un cyclotron.

Un cyclotron est un type d‘accélérateur de particules inventé en 1930 par les chercheurs de l’université de Californie à Berkeley. Son but est de faire entrer en collision des particules à une vitesse non-relativiste (c’est ainsi qu’on qualifie une vitesse inférieure à celle de la lumière) pour des énergies comprises jusqu’à 70 MeV. Pour en savoir plus, vous pouvez visiter l’animation sur le site de l’Université de Nantes.

Dans ce dernier, ils ajoutèrent de l'acide nitrique et de l'ammoniaque puis pour finir, une solution d'acide perchlorique. C'est ainsi qu'ils obtinrent deux isotopes du curium : le curium 240 et le curium 242.

Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons

Par la suite, en 1947, une fois la guerre terminée, on produisit pour la première fois des quantités notables de curium, sous la forme d'hydroxyde de curium. Cette forme a été obtenue par Louis B. Werner et Isadore Perlman par une irradiation neutronique d'américium 241.

Université de Californie à Berkeley

L’Université de Californie à Berkeley est une université américaine considérée comme l’une des universités les plus sélectives et prestigieuses du monde. 91 prix Nobel, 45 prix MacArthur, 23 prix Turing, 19 Oscars, 14 prix Pulitzer, 13 médailles Fields et 207 médailles olympiques ont été décernés à des personnes liées à cette université, que ce soit des anciens étudiants, des professeurs ou des chercheurs depuis sa fondation en 1868. Elle est aussi à l’origine de la découverte de seize éléments chimiques présents dans le tableau périodique. C’est la seule université au monde à être responsable d’autant de découvertes.

Glenn Theodore Seaborg

Glenn Theodore Seaborg est un physicien atomiste américain ayant vécu entre 1912 et 1999. On lui doit la découverte de nombreux éléments chimiques, à savoir :

  • L'américium,
  • Le curium,
  • Le californium,
  • Le plutonium.

Il fut aussi intégré au projet Manhattan qui avait pour but le développement de la première arme nucléaire durant la Seconde Guerre mondiale. Toutes ses recherches sur les éléments transuraniens ainsi que les réactions nucléaires lui valurent de recevoir un prix Nobel de chimie en 1951.

Un élément transuranien est un élément chimique dont le numéro atomique est supérieur à celui de l’uranium dont le numéro atomique est le 92. Les transuraniens sont des radioéléments produits artificiellement et ne possédant aucun isotope stable

Albert Ghiorso

Albert Ghiorso est un physicien spécialisé dans le nucléaire et ayant vécu entre 1915 et 2010 aux Etats-Unis. Ses recherches menées à Berkeley, en Californie, lui permirent de découvrir bon nombre d'atomes, à savoir :

  • L'américium,
  • Le curium,
  • Le berkélium,
  • Le californium,
  • L'einsteinium,
  • Le fermium,
  • Le mendélévium.

Même renommé pour ses nombreuses découvertes lors de sa carrière, il continue ses recherches jusqu'aux derniers instants de sa vie, notamment sur les éléments dits super-lourds, les énergies de fusion et les sources d'électrons.

Présence à l’état naturel

Lors de sa création, le système solaire contenait du curium. C'est qu'on apprit en 2016 en analysant un météorite qui contenait de l'uranium 235, produit de la désintégration radioactive du curium 247. Cependant, comme sa demie-vie est de 15,6.106 années, aucune trace de curium datant de la création du système solaire ne peut encore être présent à la surface de la Terre. Le curium aujourd'hui présent est donc des résidus de réaction nucléaire, que ce soit dans les déchets des réacteurs des centrales nucléaires ou dans les endroits où ont eu lieu des essais de bombes atomiques.

Propriétés physiques et chimiques

Le curium est un métal hautement radioactif, présent uniquement sous forme cristalline dans les conditions habituelles de pression et de température. La majorité de ses isotopes se désintègre très rapidement par fission spontanée.

La fission spontanée est un phénomène de désintégration radioactive selon lequel un noyau lourd d’un atome se divise pour former au moins deux noyaux plus petits

Il est dur et peu malléable. Les ions curium sont fluorescents. Présents dans l'eau, les ions curium Cm3+ sont incolores tandis que les ions Cm4+ sont jaunes. D'après les acides de Lewis, les ions curium font partie des acides forts. Il présentent donc des complexes très stables avec les bases fortes. Le curium se voit facilement attaqué par l'oxygène, produisant alors plusieurs oxydes.

Isotopes

Aucun isotope stable de curium n'est connu à ce jour. Cependant, on dénombre 20 isotopes radioactifs dont les nombres de masse s'étendent de 233 à 252.

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

L'isotope qui a la plus grande durée de demie-vie est le curium 247, déjà évoqué précédemment et qui a une durée de demie-vie de 15,6.106 années.

Utilisations

Quelle est l'énergie utilisée par les stations spatiales ?
Le curium sert à produire de l'énergie pour permettre aux station spatiales de fonctionner en temps que générateur thermoélectrique à radioisotope.

Les avancées de la physique grâce au curium

Presque la totalité du curium synthétisé l'a été afin de découvrir des éléments plus lourds. On a par exemple découvert l'hassium en irradiant du curium par des noyaux de magnésium ou du seaborgium en irradiant de curium par de l'oxygène.

Les spectromètres et le curium

On utilise un isotope du curium, le curium 244 afin d'émettre des rayonnements alpha en spectroscopie à rayons X. Ces spectroscopes servent à analyser la composition d'éléments, notamment celle des comètes et météorites et ainsi de dresser la composition de ces dernières.

Le curium en temps que générateur thermoélectrique

De par sa haute radioactivité, le curium émet avec ces rayonnements alpha une énergie de 6 MeV.

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

C'est pourquoi il dégage de grandes quantités de chaleur pouvant aller jusqu'à 120 W.g-1. D'où l'utilisation de l'oxyde de curium comme générateur thermoélectrique à radioisotope. Un générateur thermoélectrique à radioisotope est un appareil qui crée de l'électricité à partir de la chaleur dégagée par des réactions nucléaires. On utilise ce genre d'appareil dans les sondes spatiales ou les pacemaker par exemple, partout il n'est pas possible d'obtenir de l'électricité par les fonctions habituelles.

Le curium sous forme ionique

Dans sa forme d'ions curium, il est utilisé en spectroscopie de fluorescence grâce sa longue fluorescence lorsqu'il est excité.

Biologie

Lorsqu'il est inhalé, lors de travaux sur du curium en laboratoire par exemple, le curium entre ne profondeur dans le corps et peut donc créer des affections plus graves. S'il est absorbé par le corps humain, le curium ne met que quelques jours à être excrété par l'organisme. Environ 0,05 % restent néanmoins dans le corps et se déposent à la fois dans les os et le plomb. Les os stockent le curium entre le corps osseux et la moelle, ce qui peut stopper la production de globules rouges.

Dangers sur l'Homme

Le curium étant un élément toujours radioactif, il demande des précautions particulières lors de ses manipulations, notamment quand on effectue des recherches ou des expériences avec ce dernier. La radioactivité alpha étant dangereuse pour le corps humain, il faut éviter d'absorber du curium. Sa présence dans le corps causes des problèmes osseux et favorise l'apparition de cancers. En effet, le curium peut se loger dans les os et stopper la production des globules rouges, éléments essentiels au fonctionnement du système sanguin.

Le curium vient se loger dans les os et empêcher la production de globules sanguins. Cela peut causer de graves problèmes, notamment des cancers.

Écotoxicité

On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant

Le curium doit être traité comme déchet de réaction nucléaire dans les centrales. Une tonne de déchets nucléaires contient environ 20 grammes de curium. On essaie donc de faire réagir le curium contenu dans ses déchets pour abaisser sa durée de demie-vie et donc réduire sa radioactivité. Des études sont encore en cours quand à l'élimination de cet élément et il n'est pas encore possible de le rendre totalement inoffensif.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.