Roentgenium

Le roentgenium se situe sous l’or dans le groupe 11 du tableau périodique, mais ses atomes sont beaucoup plus lourds. Les effets relativistes modifient l’énergie et la répartition de ses électrons, ce qui pourrait changer sa réactivité. Les calculs prédisent qu’il pourrait être moins réactif que d’autres métaux, même si seuls quelques atomes ont été produits et que ses propriétés chimiques restent mal connues.

Wilhelm Conrad Röntgen a découvert les rayons X à Würzburg en 1895, inaugurant l’ère de la physique moderne et de l’imagerie médicale diagnostique. Bien qu’il ait refusé de breveter son invention afin que l’humanité puisse en bénéficier librement et qu’il ait fait don du montant de son prix à son université, aucun élément chimique ne portait son nom. En 2004, l’IUPAC a comblé cette lacune historique en hommage à sa contribution scientifique en donnant officiellement à l’élément 111 le nom de roentgenium.

L’or est jaune parce que ses électrons absorbent sélectivement la lumière bleue du spectre. Dans le cas du roentgenium, les calculs d’optique quantique suggèrent que l’espacement entre ses niveaux d’énergie entraînerait l’absorption d’une gamme de couleurs plus large. Si nous pouvions observer un morceau solide de cet élément, sa surface métallique serait probablement gris argenté, avec de subtils reflets cuivrés ou orange foncé.

Contrairement au cuivre, à l’argent et à l’or, pour lesquels l’état d’oxydation +3 constitue généralement la limite habituelle, la forte déstabilisation relativiste des orbitales 6d du roentgenium permet à ses électrons d de participer très facilement à la formation de liaisons chimiques supplémentaires. Cela favorise l’existence de composés présentant un état d’oxydation formel de +5, tels que le pentafluorure de roentgenium (RgF₅), un comportement totalement inaccessible à ses homologues plus légers du groupe 11.

L’or présente déjà une certaine tendance à se comporter comme un non-métal en formant l’ion aurure (Au⁻) dans des composés tels que l’aurure de césium (CsAu). Chez le roentgenium, la contraction relativiste de l’orbitale 7s est encore plus marquée, ce qui lui confère une affinité électronique supérieure à celle de la plupart des métaux. Les calculs théoriques prédisent que le roentgenium pourrait facilement accepter un électron supplémentaire pour former des sels ioniques stables de roentgénure avec des métaux alcalins électropositifs.

Les atomes de roentgenium sont produits un par un dans des accélérateurs et sont radioactifs. Beaucoup se désintègrent avant que les scientifiques puissent effectuer des tests chimiques détaillés. Les expériences doivent transporter rapidement chaque atome et détecter sa désintégration pour confirmer sa production. Ses propriétés sont principalement connues grâce à des calculs théoriques et à des comparaisons avec l’or et l’argent.

En décembre 1994, l’équipe du GSI, en Allemagne, a bombardé une cible de bismuth avec plus de deux mille milliards d’ions nickel-64 pendant plusieurs semaines. Le séparateur magnétique de recul SHIP a dévié les ions secondaires du faisceau et dirigé trois noyaux isolés de roentgenium-272 vers un détecteur au silicium. Chaque atome a été identifié sans ambiguïté en mesurant la chaîne exacte de désintégrations alpha reliant le roentgenium au meitnérium, au bohrium et au lawrencium.