Fermium
Le fermium est un élément chimique synthétique de symbole Fm et de numéro atomique 100. Il appartient à la série des actinides. C’est le dernier élément pouvant être produit en quantités macroscopiques par bombardement neutronique d’éléments plus légers. Toutefois, le fermium métallique pur n’a pas été préparé à ce jour.
Identité
- Masse atomique
- [257] u
- Catégorie
- Actinides
- Groupe
- 3
- Période
- 7
- Bloc
- f
- États d'oxydation
- +2, +3
- État physique (à 25 °C)
- Solide
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f12
- Configuration abrégée
- [Rn] 5f12 7s2
- Électrons par couche
- 2, 8, 18, 32, 30, 8, 2
- Électronégativité (Pauling)
- 1.30
- Affinité électronique
- 34.0 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 627 kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 1526.8 °C (1800 K)
- Point d'ébullition
- —
- Densité
- —
- Capacité thermique molaire
- —
Comportement chimique de l'fermium
Le fermium possède douze électrons externes ([Rn] 5f¹² 7s²) et se comporte en +3, avec un +2 accessible dans les halogénures. Son électronégativité est faible (1,30) et, comme l’einsteinium, il est paramagnétique avec une structure cubique à faces centrées. C’est la limite pratique de la chimie : il n’a été obtenu qu’en picogrammes et le métal pur n’a jamais été préparé. Son noyau a marqué le plafond de la capture neutronique : les isotopes les plus lourds se fissionnent spontanément en microsecondes.
Réactivité
4 Fm + 3 O₂ → 2 Fm₂O₃
À l’air, il s’oxyderait en sesquioxyde ; en pratique, seules des traces dans des matrices porteuses ont été observées en raison de l’extrême rareté des atomes.
2 Fm + 6 HCl → 2 FmCl₃ + 3 H₂
En solution acide, il adopte l’état +3 habituel des actinides ; le +2 n’apparaît que comme état intermédiaire observé dans des expériences sur phase unique.
²⁵⁷Fm + n → ²⁵⁸Fm → (fission spontanée)
La capture d’un neutron forme le Fm-258, qui se fissionne en 370 microsecondes : la barrière qui ferme la voie réacteur aux éléments plus lourds.
²⁵⁵Es → ²⁵⁵Fm + β
Le Fm-255 habituel au laboratoire naît de la désintégration bêta de l’Es-255 : la voie la plus facile pour obtenir des quantités utiles de fermium.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Oxyde de fermium | Fm₂O₃ | Prédit ; seules des traces observées |
| Chlorure de fermium | FmCl₃ | Chimie à micro-échelle |
| Cyclopentadiénure de fermium | Fm(C₅H₅)₃ | Volatilisation pour chromatographie gazeuse |
| Oxalate de fermium | Fm₂(C₂O₄)₃ | Séparation de l’einsteinium |
| Cible Fm-257 | ²⁵⁷Fm | Barrière de capture neutronique |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
Aucun isotope du fermium n’est stable. Le fermium-257 (²⁵⁷Fm, 100,5 jours) est le plus lourd accessible par capture neutronique ; le fermium-255 (²⁵⁵Fm, 20,07 heures) est celui habituellement utilisé dans les expériences, obtenu à partir de la désintégration de l’Es-255. Le fermium-258 se fissionne spontanément avec une demi-vie de 370 microsecondes, fermant la chaîne réacteur.
Occurrence et production
Il n’existe pas dans la nature : tout le fermium naît dans le réacteur d’Oak Ridge, mélangé à l’einsteinium et au californium parmi les produits de fission et la capture neutronique. C’est le dernier élément isolable en quantités mesurables (picogrammes) ; à partir de lui, la fission spontanée empêche d’accumuler quoi que ce soit d’autre dans un réacteur.
Histoire et origine du nom
Ghiorso et ses collègues l’ont identifié en 1952 dans les débris de l’essai thermonucléaire Ivy Mike, comme l’élément le plus lourd présent dans ces restes. Ils l’ont nommé d’après Enrico Fermi, père du premier réacteur nucléaire, en 1954. Sa découverte a établi la limite pratique de la synthèse par réacteur.
Applications et importance de l'fermium
Utilisations de l'élément
Le fermium n’a aucune application pratique : il sert à étudier les limites de la capture neutronique et les courants de désintégration vers les éléments superlourds.
Utilisations de ses composés
Ses composés volatils (comme le cyclopentadiénure) ont développé la chromatographie gazeuse à atome unique, la technique qui a permis d’étudier la chimie des éléments superlourds.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
Il n’a aucune fonction biologique et est hautement radiotoxique. Les expériences se font en picogrammes avec confinement dans des matrices solides.
Sécurité
Il n’est manipulé qu’à Oak Ridge et à Doubna, dans des cellules blindées. La fission spontanée de ses isotopes lourds génère des neutrons exigeant un blindage spécifique.
Environnement
Il n’y a pas de déversement : les expériences sont menées avec des traces restant dans des matrices solides traitées comme déchets radioactifs et vitrifiées.
Questions fréquentes sur l' Fermium
Pourquoi le fermium-257 est-il l’isotope le plus lourd pouvant être produit par capture neutronique ?
Le fermium-257 est le dernier isotope pouvant être formé par capture neutronique successive dans un réacteur. À partir de lui, des isotopes plus lourds comme le fermium-258 se désintègrent par fission spontanée en microsecondes, empêchant l’accumulation. Cette barrière explique pourquoi le fermium marque la limite pratique de la synthèse par capture neutronique et pourquoi les éléments plus lourds nécessitent des accélérateurs.
Quel isotope du fermium est le plus utilisé dans la recherche ?
Bien que le fermium-257 soit le plus stable, avec une demi-vie de 100,5 jours, la plupart des études sont menées avec le fermium-255, qui a une demi-vie de 20 heures. Cela s’explique par le fait que le fermium-255 peut être facilement isolé comme produit de désintégration de l’einsteinium-255, facilitant son obtention en quantités suffisantes pour les expériences.
Quelle est la différence entre le fermium et l’einsteinium dans la recherche ?
L’einsteinium est produit en quantités de l’ordre du milligramme par an et peut être étudié sous forme de composés et de solutions. Le fermium, en revanche, n’est obtenu qu’en picogrammes et le métal pur n’a jamais été préparé. Par conséquent, l’einsteinium permet des études chimiques plus détaillées, tandis que le fermium est limité aux expériences nucléaires et de traçage.
Pourquoi le fermium est-il considéré comme le dernier élément obtainable en quantités macroscopiques ?
Le fermium-257 est l’isotope le plus lourd pouvant être produit en quantités mesurables par capture neutronique dans un réacteur. À partir de lui, la fission spontanée empêche d’accumuler des isotopes plus lourds. Bien que des atomes individuels d’éléments plus lourds aient été synthétisés dans des accélérateurs, jamais en quantités macroscopiques. C’est pourquoi le fermium marque la limite pratique de la chimie des éléments superlourds.
Pourquoi le fermium-258 se désintègre-t-il si vite ?
Le fermium-258 a une demi-vie de seulement 370 microsecondes et se désintègre presque instantanément par fission spontanée. Cela se produit parce que son noyau, avec 158 neutrons, est trop instable pour rester lié. La répulsion électrostatique entre les 100 protons dépasse les forces nucléaires maintenant le noyau cohésif, provoquant sa division immédiate en fragments plus légers.
Pourquoi le fermium ne peut-il pas former d’isotopes plus lourds par capture neutronique ?
Lorsque le fermium-257 capture un neutron et devient fermium-258, celui-ci se désintègre par fission spontanée en moins d’une milliseconde. Aucun isotope du fermium ne se désintègre par émission bêta vers le mendélévium, ce qui empêcherait de poursuivre la chaîne. Cette interruption de la chaîne de capture neutronique explique pourquoi les éléments plus lourds ne peuvent pas être produits de cette manière dans un réacteur conventionnel.
Quel rapport le fermium a-t-il avec le processus r en astrophysique ?
Le processus r (capture neutronique rapide) est le mécanisme par lequel les éléments lourds se forment dans les explosions de supernova et les fusions d’étoiles à neutrons. Dans ce processus, les noyaux capturent des neutrons si vite qu’ils n’ont pas le temps de se désintégrer. Le fermium-258 et ses isotopes voisins, qui se fissionnent instantanément dans les conditions de laboratoire, peuvent se former brièvement dans cet environnement extrême avant de se désintégrer.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.