Glenn Seaborg et la série des actinides

Qui était Glenn Seaborg ?

Glenn Theodore Seaborg (1912–1999) est né à Ishpeming, dans le Michigan, et a grandi dans le sud de la Californie. Il a obtenu son doctorat de chimie à l'université de Californie à Berkeley en 1937 et y a passé la plus grande partie de sa carrière, travaillant aux côtés de physiciens qui utilisaient les cyclotrons d'Ernest Lawrence pour créer de nouveaux isotopes radioactifs.

La fabrication du plutonium

En 1940, Edwin McMillan et Philip Abelson, à Berkeley, ont produit le neptunium, élément 93, le premier élément plus lourd que l'uranium. Plus tard cette année-là, Seaborg, McMillan, Joseph Kennedy et Arthur Wahl ont bombardé de l'uranium avec des deutons et produit l'élément 94, qu'ils ont identifié chimiquement début 1941 et nommé plutonium, d'après Pluton. En 1941, Seaborg et ses collègues ont aussi montré que le plutonium 239 se scinde lorsqu'il est frappé par des neutrons lents, ce qui en faisait un combustible possible pour les réacteurs et les armes nucléaires. Pendant la Seconde Guerre mondiale, Seaborg a rejoint le Metallurgical Laboratory de l'université de Chicago, où il a dirigé les travaux de séparation du plutonium pour le projet Manhattan.

Une énigme autour des éléments 95 et 96

À l'époque, les tableaux périodiques plaçaient le thorium, le protactinium et l'uranium dans le corps principal du tableau, sous l'hafnium, le tantale et le tungstène, comme s'il s'agissait de métaux de transition. Selon cette logique, les éléments 95 et 96 devaient se comporter comme l'iridium et le platine. Les expériences fondées sur cette hypothèse n'ont pas réussi à les trouver.

Le concept d'actinides

En 1944, Seaborg a proposé une autre idée. Les éléments lourds à partir de l'actinium, a-t-il suggéré, forment une famille à part, remplissant un ensemble interne d'orbitales électroniques (les orbitales 5f) comme les lanthanides remplissent les orbitales 4f. Si c'était vrai, l'élément 95 devait ressembler à l'europium et l'élément 96 au gadolinium. En cherchant avec cette chimie en tête, son groupe a identifié les deux éléments en 1944, et ils ont été nommés plus tard américium et curium. En raison du secret de guerre, la découverte n'a été révélée qu'en novembre 1945, lorsque Seaborg a répondu à la question d'un enfant lors d'un jeu radiophonique, quelques jours avant l'annonce officielle.

Seaborg a publié le concept d'actinides en 1945, avec un tableau périodique qui plaçait les actinides dans une rangée distincte sous les lanthanides. Il a raconté plus tard que des collègues l'avaient averti que cette idée pouvait ruiner sa réputation scientifique.

Changer la forme du tableau

Le concept d'actinides a fait sortir le thorium, le protactinium et l'uranium des métaux de transition et a donné au tableau périodique son aspect moderne familier, avec deux rangées d'éléments du bloc f imprimées sous le corps principal. Il s'est aussi révélé un guide fiable. L'équipe de Seaborg l'a utilisé pour planifier les recherches qui ont produit le berkélium en 1949 et le californium en 1950, et il a correctement placé la fin de la série au lawrencium, élément 103, l'élément 104 revenant dans le tableau principal sous l'hafnium.

Le prix Nobel et le seaborgium

Seaborg a partagé le prix Nobel de chimie 1951 avec Edwin McMillan pour leurs découvertes en chimie des éléments transuraniens. Il a participé à la découverte du plutonium, de l'américium, du curium, du berkélium, du californium et du mendélévium, entre autres, puis a présidé la Commission de l'énergie atomique des États-Unis de 1961 à 1971.

En 1974, une équipe de Berkeley et du Lawrence Livermore National Laboratory a produit l'élément 106, et ses découvreurs ont proposé de l'appeler seaborgium. Après un long débat international sur les noms des éléments les plus lourds, l'UICPA a approuvé seaborgium en 1997, la première fois qu'un élément était officiellement nommé d'après une personne vivante. Seaborg est mort deux ans plus tard, en 1999.