Physique

L’année du tableau périodique

Henri DUPUIS • dupuis.h@belgacom.net

©welcomia, Scaler,Michka B/Wiki

L’Année internationale du tableau périodique des éléments chimiques a officiellement démarré le 29 janvier dernier. Outil indispensable pour tous les chimistes, il fascine les physiciens… par ses manques. Sera-t-il un jour complet ?

  

C’est, semble-t-il, le 17 février 1869 (le 1er mars dans notre calendrier), en une seule journée, que le chimiste russe Dimitri Mendeleïev aurait imaginé cette manière de classer les éléments chimiques. Professeur à l’université de Saint-Pétersbourg, il cherchait une façon originale et simple de les enseigner à ses étudiants. Après avoir songé à un classement alphabétique (mais selon quelle langue ?) puis chronologique de leur découverte (mais quel intérêt ?), il s’est dit qu’il devait exister une organisation naturelle. D’après les archives qui ont été retrouvées, Mendeleïev fait plusieurs tentatives ce jour-là, notant sur des fiches la masse atomique de tous les éléments connus à cette époque (63 !) en regard de leurs propriétés chimiques. Puis l’ordre s’impose et il écrit d’une traite la classification telle qu’elle apparaît dans sa première publication. Pour célébrer le 150e anniversaire de ce qui est sans aucun doute une des plus belles classifications de l’histoire des sciences, l’UNESCO a donc décidé de lui consacrer une année entière.

Mendeleïev a classé tous les éléments connus à son époque selon leur nombre de protons (numéro atomique) mais surtout de manière périodique (qui revient régulièrement) selon leurs propriétés. Autrement dit, les éléments avec une même propriété reviennent à des intervalles réguliers (les colonnes du tableau). Cette manière de faire a un avantage immense: s’il y a un trou dans le tableau (et il y en avait !), on voit de suite combien de protons doit avoir l’élément manquant et quelles doivent être ses propriétés. Ce qui facilite évidemment grandement les recherches. C’est effectivement ce qui s’est produit: 3 éléments (gallium, scandium et germanium) dont il avait prédit l’existence sont découverts de son vivant. Bien d’autres le seront dans la suite… ce qui a rendu le tableau sans doute moins lisible pour les étudiants d’aujourd’hui que pour ceux du professeur Mendeleïev ! 

Fermé d’un côté, ouvert de l’autre

Le classement par nombre de protons verrouille en effet le tableau du côté de l’élément le plus léger, l’hydrogène, avec son seul proton (difficile d’imaginer un élément avec 0 proton ou un nombre négatif d’entre eux !). Par contre, où le tableau est-il censé se terminer du côté des éléments lourds ? Une question qui reste sans réponse pour l’instant… même si les physiciens nucléaires tentent d’y répondre. Pour la plupart d’entre nous, le tableau se termine en effet au numéro 103, le lawrencium, le dernier de la ligne des actinides. Et encore, comme il est radioactif donc instable, ainsi que tous ses prédécesseurs depuis l’uranium (92), ce sont des éléments dont on entend peu parler, à l’exception sans doute du plutonium (94), industrie et armement nucléaires obligent. Pourtant, le tableau se poursuit jusqu’au numéro 118 (l’oganesson), les derniers éléments de la dernière ligne ayant été reconnus officiellement fin de l’année 2015. Mais si, à ce moment, nous avons écrit que le tableau était complet (lire Athéna 317, février 2016), c’était un peu restreint. Complet en effet dans le sens où l’oganesson venait clore la 7e ligne du tableau; mais incomplet sans doute parce que rien n’interdit l’existence d’autres éléments, plus lourds encore.