Berkélium
Le berkélium est un élément chimique radioactif transuranien de symbole Bk et de numéro atomique 97. Il appartient à la série des actinides et aux éléments transuraniens. Il a été nommé d’après la ville de Berkeley, en Californie, où se trouvait le laboratoire de l’Université de Californie dans lequel il a été découvert en décembre 1949.
Identité
- Masse atomique
- 247 u
- Catégorie
- Actinides
- Groupe
- 3
- Période
- 7
- Bloc
- f
- États d'oxydation
- +3, +4
- État physique (à 25 °C)
- Solide
- Apparence
- silvery
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f9
- Configuration abrégée
- [Rn] 5f9 7s2
- Électrons par couche
- 2, 8, 18, 32, 27, 8, 2
- Électronégativité (Pauling)
- 1.30
- Affinité électronique
- -165 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 601 kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 985.9 °C (1259 K)
- Point d'ébullition
- 2626.8 °C (2900 K)
- Densité
- 14.78 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- —
Comportement chimique de l'berkélium
Le berkelium possède neuf électrons externes ([Rn] 5f⁹ 7s²) et se comporte en +3, avec un +4 stable dans le dioxyde et les fluorures. Son électronégativité est faible (1,30) et il est dense, malléable et hautement radioactif : il est produit en microgrammes et chauffe ses composés. C’est le jumeau du terbium parmi les actinides ; le Bk-249, émetteur bêta, est la cible qui a engendré le tennesse.
Réactivité
4 Bk + 3 O₂ → 2 Bk₂O₃
À l’air, il s’oxyde rapidement en dioxyde sombre. La chaleur de désintégration maintient l’échantillon chaud et accélère l’oxydation.
2 Bk + 6 HCl → 2 BkCl₃ + 3 H₂
Il se dissout dans les acides en donnant des sels de berkelium(III) verdâtres. Le chlorure constitue la voie de purification du Bk-249 par rapport au curium voisin.
BkO₂ + 4 HF → BkF₄ + 2 H₂O
Le dioxyde se convertit en tétrafluorure, précurseur du métal par réduction au lithium et des cibles ultrapures.
²⁴⁹Bk → ²⁴⁹Cf + β
Le Bk-249 se désintègre en californium-249 par émission bêta : chaque cible de tennesse porte ce compte à rebours de 330 jours.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Dioxyde de berkelium-249 | ²⁴⁹BkO₂ | Cible pour le tennesse 117 |
| Tétrafluorure de berkelium | BkF₄ | Production du métal |
| Chlorure de berkelium | BkCl₃ | Purification du curium |
| Oxalate de berkelium | Bk₂(C₂O₄)₃ | Séparation radiochimique |
| Oxyde mixte Bk-Cm | BkCmO₂ | Cibles d’accélérateur |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
Aucun isotope du berkelium n’est stable et moins d’un gramme est produit par an. Le berkelium-249 (²⁴⁹Bk, 330 jours) est la cible du tennesse et se désintègre en Cf-249. Le berkelium-247 (²⁴⁷Bk, 1 380 ans) est le plus longtemps vécu, mais encore plus rare.
Occurrence et production
Il n’existe pas dans la nature : tout le berkelium est produit dans des réacteurs à haut flux, lorsque le Cm-244 capture des neutrons jusqu’au Bk-249. Il est séparé du curium et du californium par chromatographie à Oak Ridge : chaque campagne de plusieurs mois ne donne que des milligrammes.
Histoire et origine du nom
Thompson, Ghiorso et Seaborg l’ont synthétisé en 1949 en bombardant l’américium avec des particules alpha à Berkeley et l’ont nommé berkelium, d’après Berkeley : fierté locale après l’américium continental. La campagne du Bk-249 pour le tennesse (2009) a coûté des années et des millions.
Applications et importance de l'berkélium
Utilisations de l'élément
En tant que Bk-249 dans des cibles de microgrammes, bombardé par du calcium-48, il a engendré les atomes de tennesse qui ont complété la rangée 117. Sans berkelium, il n’y aurait pas de tennesse.
Utilisations de ses composés
Le dioxyde électrodéposé forme la cible de l’accélérateur ; les fluorures purifient le métal pour les cibles. Ses solutions calibrent la chimie des superlourds.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
Il n’a aucune fonction biologique et est hautement radiotoxique : il s’accumule dans les os et le foie. On travaille en nanogrammes avec un double confinement et un contrôle de la contamination bêta-gamma.
Sécurité
Il n’est manipulé qu’à Oak Ridge et à Doubna, dans des cellules avec robots et blindage. Le Bk-249 produit la fille Cf-249, qui exige un blindage neutronique croissant. Il n’existe dans aucun produit.
Environnement
Il n’y a pas de déversement : tout l’inventaire est traçable et les déchets sont vitrifiés. Sa production consomme des réacteurs entiers pendant des mois pour donner des milligrammes.
Questions fréquentes sur l' Berkélium
À quoi sert le berkelium-249 dans la synthèse d’éléments superlourds ?
Le berkelium-249 est utilisé comme matière première pour synthétiser des éléments superlourds tels que le tennesse, l’élément 117. En bombardant des atomes de berkelium-249 par des ions calcium-48 dans un accélérateur, on peut former des noyaux d’éléments plus lourds qui n’existent pas dans la nature. Ces synthèses nécessitent de minuscules quantités de berkelium, mais suffisantes pour que les ions accélérés entrent en collision avec ses noyaux.
Quel rôle le berkelium a-t-il joué dans la découverte du tennesse ?
Le berkelium-249 a été le matériau cible utilisé pour synthétiser le tennesse, l’élément 117, en le bombardant par des ions calcium-48. Cette synthèse, réalisée au Laboratoire national d’Oak Ridge, a nécessité de minuscules quantités de berkelium, mais suffisantes pour que les ions accélérés entrent en collision avec ses noyaux et forment des atomes de tennesse. La découverte a confirmé l’existence d’un nouvel élément du tableau périodique.
Pourquoi le berkelium porte-t-il ce nom ?
Le berkelium a été nommé d’après la ville de Berkeley, en Californie, où il a été découvert en 1949 par Stanley Thompson, Albert Ghiorso et Glenn Seaborg. Il a été produit en bombardant l’américium-241 par des particules alpha dans un cyclotron. Le nom reconnaît le rôle de l’Université de Californie à Berkeley comme centre pionnier dans la synthèse des éléments transuraniens.
Quelle est la relation du berkelium avec le tableau périodique ?
Le berkelium est l’élément 97 et fait partie des actinides, la série d’éléments métalliques radioactifs qui va de l’actinium au lawrencium. Sa position dans le tableau périodique le place entre le curium et le californium. En tant qu’actinide, il partage des propriétés chimiques avec les autres éléments de la série, mais tous ses isotopes sont radioactifs et sa production est extrêmement limitée.
Pourquoi le berkelium est-il si difficile à produire ?
Le berkelium n’est produit qu’en quantités inférieures à un gramme par an dans le monde, en raison de la difficulté de sa synthèse et de la complexité de sa séparation. Il ne peut être obtenu que dans des réacteurs nucléaires ou des accélérateurs de particules, et son rendement est très faible. Cette rareté extrême explique qu’il n’ait aucune application commerciale et que son étude soit limitée à la recherche fondamentale.
Quelle est la différence entre le berkelium et le californium dans la recherche ?
Le californium, en particulier l’isotope 252, a des applications pratiques comme source de neutrons, tandis que le berkelium est utilisé presque exclusivement en recherche fondamentale et comme matière première pour synthétiser des éléments superlourds. Le californium est produit en plus grandes quantités et a des usages industriels, tandis que le berkelium est plus rare et plus expérimental. Tous deux sont des actinides synthétiques radioactifs, mais avec des rôles très différents.
Quels isotopes du berkelium sont les plus pertinents ?
Le berkelium-249 est l’isotope le plus étudié et celui utilisé comme matière première pour synthétiser des éléments superlourds. Il a une demi-vie d’environ 330 jours et émet un rayonnement bêta. D’autres isotopes, comme le berkelium-247, ont des demi-vies plus longues mais sont plus difficiles à produire. Le choix de l’isotope dépend de l’application et de la durée requise.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.