Éléments – bizarres et merveilleux

Les Nations unies ont proclamé 2019 Année internationale du tableau périodique des éléments chimiques. Il s’agit de commémorer le 150e anniversaire des efforts de Dmitri Mendeleïev pour créer un tableau périodique des éléments.

Le tableau périodique des éléments chimiques est l’une des réalisations les plus importantes de la science, capturant l’essence non seulement de la chimie, mais aussi de la physique et de la biologie.

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Les humains connaissent et utilisent des formes pures d’éléments comme le soufre depuis des milliers d’années, mais la science de l’isolement et de l’identification des éléments a vraiment pris son essor dans les années 1700. En rassemblant plus d’informations, les scientifiques ont reconnu des modèles dans les propriétés des éléments. Étant des scientifiques, leurs prochaines étapes ont été de catégoriser les éléments et de créer un certain ordre – comme détaillé dans l’article Développement du tableau périodique.

Un élément est un élément est un élément

Un élément est une substance qui se compose d’atomes ayant le même numéro atomique. L’élément fer n’est constitué que d’atomes de fer, et les atomes de fer sont les mêmes partout – les atomes de fer sur Terre sont les mêmes que les atomes de fer sur Mars.

Ces informations – et l’ordre du tableau périodique – peuvent donner l’impression que les éléments sont quelque peu prévisibles et ennuyeux, mais beaucoup d’entre eux présentent des aspects inhabituels. Voici quelques faits élémentaires bizarres et merveilleux.

Éléments solides

La plupart des éléments sont solides dans les conditions standard (température et pression ambiantes):

• L’iode (I) est un solide, mais lorsqu’il est chauffé, il se sublime facilement – il passe directement à l’état gazeux – et dégage une vapeur violette.
• Le gallium (Ga) peut passer de l’état solide à l’état liquide simplement en se posant dans votre main. Il a un point de fusion de 29,8℃. La température moyenne du corps humain est de 37℃. Cependant, son point d’ébullition est assez élevé – 2 229°C – ce qui rend le gallium utile dans les thermomètres à haute température.
• La quasi-totalité des métaux élémentaires sont de couleur argentée. L’or (Au) et le cuivre (Cu) sont les deux seules exceptions.
• L’élément naturel le plus rare est l’astate (At). On en trouve environ 28 g dans la croûte terrestre. L’astate tire son nom du mot grec astatos, qui signifie instable.
• Le carbone (C) réagit avec d’autres éléments pour produire 10 millions de composés différents. Le carbone constitue 20% de la masse des êtres vivants.
• Les éléments fermium (Fm) et einsteinium (Es) ont été découverts à la suite du premier essai de la bombe à hydrogène en 1952. Des drones transportaient des papiers filtres pour recueillir des échantillons de l’atmosphère, et les deux éléments ont été trouvés dans des débris sur le papier. Ces deux éléments sont synthétiques et radioactifs et ne sont produits qu’en très, très petites quantités. Les deux éléments portent également le nom de scientifiques célèbres.
• Le potassium (K) est tellement réactif qu’on ne le trouve pas seul à l’état naturel. Le potassium pur doit être stocké dans de l’huile ou du kérosène pour éviter qu’il ne réagisse à l’air.
• Le césium (Cs) est un autre élément réactif. Il s’enflamme spontanément dans l’air et réagit de manière explosive avec l’eau. Il est généralement stocké et expédié dans de l’huile minérale.
• Le magnésium (Mg) est nécessaire à plus de 300 réactions biochimiques dans notre corps. Les roues en magnésium – mieux connues sous le nom de roues mag – étaient utilisées dans les années 1960. Elles étaient légères, ce qui les rendait idéales pour les courses. L’inconvénient est qu’elles étaient sujettes à la corrosion et que l’on pensait (à tort) qu’elles étaient inflammables. Les jantes de course de compétition sont maintenant faites d’un alliage de magnésium.

Éléments liquides

Il n’y a que deux éléments qui existent sous forme liquide dans des conditions normales – le mercure et le brome :

• Le mercure (Hg) dissout et/ou corrode de nombreux métaux, c’est pourquoi il n’est généralement pas autorisé à bord des avions.
• Le brome (Br) est nocif pour l’atmosphère. Il est responsable de près de la moitié de la perte d’ozone au-dessus de l’Antarctique. L’homme est responsable d’environ 30% du brome présent dans l’atmosphère.

Éléments gazeux

Il existe 11 éléments gazeux dans des conditions normales :

• L’hélium (He) est le deuxième élément le plus abondant dans l’univers mais il est en fait assez rare sur Terre. La vitesse du son dans l’hélium est environ trois fois supérieure à celle du son dans l’air. C’est pourquoi la voix des gens devient aiguë et grinçante lorsqu’ils respirent de l’hélium.
• L’hydrogène (H) est l’élément le plus léger et la substance chimique la plus abondante dans l’univers. Il a fourni la sustentation pour la première forme fiable de voyage aérien. Il est également très inflammable, de sorte que la plupart des services de vol à l’hydrogène ont cessé à la fin des années 1930.
• Nous associons le néon (Ne) aux enseignes lumineuses. Le néon est responsable de la lumière rouge-orange, mais un autre gaz noble appelé krypton (Kr) pourrait en fait être responsable des enseignes  » néon  » multicolores. Les tubes sont peints de la couleur souhaitée, et la décharge blanche du krypton crée l’effet lumineux.

Éléments à l’état inconnu

Les éléments de la 7e période (rangée) allant du rutherfordium (Rf) à la ténnessine (Ts) ont une durée de vie si courte que les scientifiques ne sont pas en mesure de les classer de manière fiable en tant que solides, liquides ou gaz :

• La ténnessine (Ts) a été officiellement nommée en 2016. Elle est produite artificiellement, et son isotope le plus stable a une demi-vie d’environ 80 millisecondes.

Pénurie d’éléments

Plus sérieusement, on s’inquiète du fait que le monde risque de manquer de certains éléments en raison de l’approvisionnement limité et du manque de recyclage. Certains éléments sont situés dans des zones où les conflits rendent l’extraction dangereuse.La Société européenne de chimie note qu’environ 10 millions de smartphones sont jetés ou remplacés dans l’Union européenne chaque mois. Chaque smartphone nécessitant 30 éléments par téléphone – c’est une partie substantielle des matériaux élémentaires que nous devrions recycler.