Copernicium
Le copernicium est un élément chimique synthétique de symbole Cn et de numéro atomique 112. Extrêmement radioactif, il ne peut être produit qu’en laboratoire et n’a pas été observé à l’état naturel. L’un de ses isotopes les plus durables connus, le copernicium 285, a une période radioactive d’environ 30 secondes.
Identité
- Masse atomique
- [285] u
- Catégorie
- Métaux de transition
- Groupe
- 12
- Période
- 7
- Bloc
- d
- États d'oxydation
- +2
- État physique (à 25 °C)
- Liquide
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10
- Configuration abrégée
- *[Rn] 5f14 6d10 7s2
- Électrons par couche
- 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2
- Électronégativité (Pauling)
- —
- Affinité électronique
- —
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- —
Propriétés physiques
- Point de fusion
- —
- Point d'ébullition
- 3296.8 °C (3570 K)
- Densité
- 14 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- —
Comportement chimique de l'copernicium
Le copernicium est un transactinide superlourd avec le symbole Cn et le numéro atomique 112, situé dans le groupe 12 sous le mercure, le zinc et le cadmium. Sa configuration électronique prédite est [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s². En raison d'effets relativistes colossaux provoquant une contraction et une stabilisation extrêmes de la sous-couche 7s² fermée, l'atome de copernicium se comporte chimiquement presque comme un gaz noble ou un métal hypervolatile : les expériences d'adsorption confirment qu'il est bien plus volatil que le mercure, avec un point d'ébullition estimé entre 60 et 84 °C à la pression atmosphérique.
Réactivité
Cn (gas) + Au (surface) → Cn–Au (adsorbé)
Des atomes individuels de copernicium forment des liaisons de physisorption métallique faibles sur des surfaces d'or dans des détecteurs cryogéniques.
Cn + Cl₂ → CnCl₂ (prédit)
Sous un chlorage énergétique, il pourrait former le dichlorure de copernicium, bien qu'il nécessite des agents oxydants bien plus forts que le mercure.
Cn + F₂ → CnF₂ (prédit)
Il formerait un difluorure de copernicium linéaire en phase gazeuse en raison de l'inertie quantique de ses électrons 7s fermés.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Copernicium adsorbé sur l'or | Cn–Au | Espèce de surface caractérisée empiriquement en thermochromatographie cryogénique pour mesurer son entalpie d'adsorption |
| Dichlorure de copernicium | CnCl₂ | Halogénure divalent théorique avec géométrie linéaire prédit comme l'espèce chlorée la plus accessible |
| Difluorure de copernicium | CnF₂ | Molécule linéaire modélisée par chimie quantique relativiste pour analyser la stabilité de la sous-couche 7s² |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
Tous les isotopes de copernicium sont radioactifs et synthétiques, avec neuf nucléides connus ayant des masses comprises entre 277 et 286. L'isotope le plus longévive pertinent pour les tests chimiques est le copernicium-285 (²⁸⁵Cn), avec une demi-vie d'environ vingt-neuf secondes se désintégrant principalement par émission alpha vers le flérovium ou par fission spontanée. Un autre isotope mis en évidence est le copernicium-283 (²⁸³Cn), avec une demi-vie d'environ quatre secondes.
Occurrence et production
Un élément artificiel sans présence naturelle sur Terre. Sa synthèse est réalisée via la réaction de fusion nucléaire chaude bombardant des targets d'uranium-238 ou de plutonium-242 avec des projectiles de calcium-48 à l'institut de Dubna en Russie, ou via fusion froide en collisionnant du zinc-70 sur du plomb-208 au laboratoire GSI en Allemagne. Le taux de production typique est à peine de quelques atomes individuels après des semaines de bombardement continu.
Histoire et origine du nom
Il fut synthétisé pour la première fois le 9 février 1996 au Centre de recherche sur les ions lourds (GSI) à Darmstadt (Allemagne) par l'équipe de Sigurd Hofmann et Peter Armbruster. Après que sa découverte fut confirmée avec de nouveaux isotopes produits à Dubna et à Darmstadt, en 2010 l'IUPAC approuva officiellement le nom 'copernicium' en l'honneur de l'astronome polonais Nicolas Copernic, auteur du modèle héliocentrique.
Applications et importance de l'copernicium
Utilisations de l'élément
Il n'a aucune application industrielle ou technologique car il n'est produit qu'en quantités atomiques et sa demi-vie est extrêmement courte. Son intérêt est exclusivement scientifique.
Utilisations de ses composés
Ses composés sont étudiés uniquement dans le cadre de recherches fondamentales sur la chimie des éléments superlourds, notamment pour vérifier sa position dans le groupe 12 du tableau périodique.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
Il n'a aucune fonction biologique et est uniquement manipulé à l'échelle d'un seul atome dans des installations de radiochimie spécialisées, sans exposition biologique réelle.
Sécurité
Il est manipulé uniquement dans des installations nucléaires spécialisées sous confinement strict. En raison des quantités infimes produites, le risque d'exposition externe est négligeable.
Environnement
Il n'a aucun impact environnemental significatif en raison de ses quantités infimes et de sa courte demi-vie. Les déchets sont gérés comme des déchets radioactifs de haute activité.
Questions fréquentes sur l' Copernicium
Le copernicium appartient-il au groupe 12 ou aux gaz nobles ?
Le copernicium est du groupe 12 et est un métal, mais les calculs indiquent que ses électrons externes sont fortement liés à l'atome. Cela pourrait le rendre moins réactif et plus volatil que les autres métaux de son groupe, avec un comportement qui, dans certains aspects, rappelle celui des gaz nobles. Cependant, seuls quelques atomes ont été produits, donc ses propriétés macroscopiques n'ont pas été mesurées directement.
Pourquoi Nicolas Copernic a-t-il été choisi pour nommer l'élément 112 du tableau périodique ?
Nicolas Copernic révolutionna l'histoire de la pensée humaine en publiant en 1543 son modèle héliocentrique, plaçant le Soleil au centre du système solaire et la Terre en orbite autour de celui-ci. L'équipe de découverte du GSI proposa « copernicium » pour honorer le brillant astronome qui transforma la science moderne, unissant symboliquement l'exploration du macrocosme astronomique à l'exploration du microcosme des noyaux atomiques superlourds.
Comment l'isotope copernicium-285 a-t-il été synthétisé dans les accélérateurs de Dubna et Darmstadt ?
Le copernicium-285 fut obtenu pour la première fois en bombardant une cible rotative de plutonium-242 avec un faisceau extrêmement intense d'ions calcium-48 accélérés au cyclotron U-400 de Dubna. La réaction de fusion chaude produisit des atomes de flérovium-289 qui, après une fraction de seconde, émirent spontanément une particule alpha haute énergie, se transmutant en copernicium-285. Ce nuclide survécut près d'une demi-minute avant de se désintégrer à nouveau.
Quel rôle le copernicium a-t-il joué comme pont vers les éléments superlourds de Dubna ?
Pendant des années, il y eut une controverse entre laboratoires quant à savoir si les éléments découverts à Dubna par fusion avec du calcium-48 étaient authentiques ou des artefacts expérimentaux. Les tests chimiques et de désintégration du copernicium-283 servirent de lien incontestable : en confirmant la signature radioactive du copernicium dans des laboratoires indépendants en Allemagne et en Suisse, toute la série de découvertes d'éléments superlourds de la côte de l'île de stabilité fut formellement validée.
Comment la thermochromatographie cryogénique sur l'or a-t-elle démontré que le copernicium est plus volatil que le mercure ?
En 2007, une équipe suisse-russe à Dubna a transporté des atomes de copernicium-283 avec du gaz hélium à travers un canal tapissé de détecteurs d'or refroidis à l'azote liquide à −180 °C. Tandis que le mercure s'adsorbait immédiatement à température ambiante à l'entrée du canal, le copernicium avançait jusqu'aux zones les plus froides avant de se physisorber faiblement, démontrant expérimentalement sa volatilité chimique extrême prédite par la théorie quantique relativiste.
Sait-on si le copernicium est solide, liquide ou gazeux à température ambiante ?
Aucun échantillon de copernicium n'a été rassemblé pour observer directement son état physique à température ambiante. Les calculs théoriques et quelques expériences sur un seul atome suggèrent qu'il pourrait être relativement volatile et différer d'un métal conventionnel. Par conséquent, affirmer avec certitude si un échantillon serait solide, liquide ou gazeux va au-delà de ce qui est confirmé expérimentalement.
Pourquoi la sous-couche fermée 7s² rend-elle le copernicium chimiquement inerte ?
Chez les métaux alcalino-terreux et du groupe 12, deux électrons s sont généralement facilement cédés pour former des liaisons ioniques ou métalliques. Cependant, chez le copernicium, l'énergie d'ionisation des électrons 7s s'envole en raison de la contraction relativiste, tandis que les orbitales 6d sont pleines et écrantées. Cette architecture fermée symétrique empêche un chevauchement efficace des orbitales moléculaires, rendant le copernicium chimiquement similaire à un gaz noble du groupe 18.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.