Période 8 du tableau périodique

La période 8 du tableau périodique est la huitième ligne, ou période, des versions étendues du tableau périodique des éléments. Elle contient des éléments chimiques hypothétiques : en juin 2017, aucun de ces éléments n'avait été observé, bien que diverses tentatives pour les synthétiser aient eu lieu depuis le début du XXI^e siècle. Ces éléments sont désignés selon la dénomination systématique de l'IUPAC : les deux premiers d'entre eux, par exemple, s'appellent ainsi respectivement ununennium et unbinilium, ce qui correspond aux chiffres 1-1-9 et 1-2-0 de leur numéro atomique respectif ; dans la littérature, la dénomination systématique n'est jamais employée, et un élément de numéro atomique Z est simplement désigné par « élément Z » — l'ununennium et l'unbinilium sont ainsi toujours appelés « élément 119 » et « élément 120 ».

L'étude des éléments de la période 8 relève davantage de la physique nucléaire, voire de la physique des particules, que de la chimie, car il s'agit dans un premier temps de parvenir à les synthétiser et à les détecter. Si on parvenait à en produire des quantités suffisantes pour pouvoir en étudier la chimie, ces éléments présenteraient certainement des comportements différents de ceux des périodes précédentes en raison d'une configuration électronique altérée par des effets quantiques et relativistes devenant sensibles à ces niveaux d'énergie, tels que l'électrodynamique quantique, ou encore le couplage spin-orbite, qui divise les sous-couches périphériques en recomposant la répartition des niveaux d'énergie pour former de nouvelles sous-couches apparentes sans rapport avec la périodicité observée pour les éléments de numéro atomique inférieur.

Liste des éléments de la période 8

Contrairement à ce qu'il en est pour les périodes précédentes, on ignore combien d'éléments occupent la 8^e période du tableau périodique des éléments. S'il est clair que le bloc s ne compte que deux éléments sur cette période comme sur les précédentes, la 8^e période est en revanche la première à comporter des éléments du bloc g, et leur nombre varie de 18, pour une extrapolation simple de la règle de Klechkowski, à 22, par la méthode de Hartree-Fock.

Éléments du bloc s

Selon toute vraisemblance, les éléments du bloc s de la 8^e période devraient pouvoir être observés dans la décennie 2020, la condition nécessaire étant de disposer d'une sensibilité de l'ordre de quelques dizaines de femtobarns, ce qui est hors de portée même des installations les plus pointues disponibles en 2016. Ces éléments seraient les suivants :

Sous-couche 8s

₁₁₉Uue

₁₂₀Ubn

Configurations électroniques calculées
Élément chimique			Par Klechkowski	Par Fricke & Stoff^[1]
119	Uue	Ununennium	[Og] 8s¹	[Og] 8s1 ¹⁄₂
120	Ubn	Unbinilium	[Og] 8s²	[Og] 8s2 ¹⁄₂

On s'attend à ce que ces éléments présentent des propriétés chimiques proches du rubidium et du strontium sur la période 5 car leur orbitale 8s est contractée à la suite d'effets relativistes, ce qui les distingue de leurs voisins immédiats francium et radium sur la période 7. En raison de cette contraction, le rayon atomique de ces éléments devrait être semblable à celui du francium et du radium. Ils devraient se comporter respectivement comme un métal alcalin et un métal alcalino-terreux, donnant respectivement un état d'oxydation +1 et +2, mais la déstabilisation relativiste de la sous-couche électronique 7p_3/2 et l'énergie d'ionisation relativement faible des électrons de cette sous-couche devraient rendre possibles des états d'oxydation supérieurs, respectivement +3 et +4 par exemple^[2].

Éléments du bloc g

Article détaillé : Superactinide.

La 8^e période est la première du tableau périodique à posséder des éléments du bloc g. Ils appartiendraient à la famille des superactinides, caractérisée par le remplissage progressif des sous-couches électroniques 5g et 6f ; ils pourraient ainsi avoir des propriétés chimiques rappelant celles des actinides (caractérisés par le remplissage de la sous-couche 5f), mais la proximité des niveaux d'énergie 5g et 6f, ainsi que leur faible écart avec les niveaux 7d et 8p, pourrait conduire à une relative confusion des sous-couches électroniques dans ces atomes, d'où peut-être des comportements chimiques originaux indépendants de leur position dans le tableau périodique^[3].

Leur observabilité serait conditionnée à l'existence de l'hypothétique îlot de stabilité, prédit par le modèle en couches du noyau atomique à travers les nombres magiques (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 et 184) de protons et de neutrons assurant une stabilité particulière aux nucléides qui en sont composés. Si cet îlot de stabilité existe réellement, alors certains isotopes des éléments jusqu'à Z ≈ 127 pourraient avoir des périodes radioactives de l'ordre de quelques secondes et pourraient donc être observables^[4] ; il est en revanche vraisemblable qu'on ne puisse jamais observer de nucléides pour lesquels Z> 130^[3]. La position de l'îlot de stabilité elle-même demeure incertaine car la détermination des nombres magiques dans les atomes superlourds pourrait obéir à des règles différentes de celles théorisées (et relativement bien vérifiées) pour les atomes plus légers^[5], de sorte que, même si cet îlot existait, il pourrait être en réalité situé plus « bas » en termes de numéro atomique, rendant du même coup inobservables tous les superactinides.

Enfin, le nombre même des éléments du bloc g de la 8^e période n'est pas non plus connu avec certitude. Une extrapolation simple de la règle de Klechkowski, dans l'esprit du concept des superactinides de Glenn Seaborg, conduit à placer les éléments 121 à 138 dans le bloc g, suivis des éléments 139 à 152 dans le bloc f ; en revanche, la méthode de Hartree-Fock conduit à disposer les éléments 121 à 142 dans le bloc g, suivis des éléments 143 à 156 dans le bloc f, des éléments 157 à 166 dans le bloc d, etc.

Sous-couche 5g

₁₂₁Ubu

₁₂₂Ubb

₁₂₃Ubt

₁₂₄Ubq

₁₂₅Ubp

₁₂₆Ubh

₁₂₇Ubs

₁₂₈Ubo

₁₂₉Ube

₁₃₀Utn

₁₃₁Utu

₁₃₂Utb

₁₃₃Utt

₁₃₄Utq

₁₃₅Utp

₁₃₆Uth

₁₃₇Uts

₁₃₈Uto

₁₃₉Ute

₁₄₀Uqn

₁₄₁Uqu

₁₄₂Uqb

Configurations électroniques calculées des éléments du bloc g
Élément chimique			Par Klechkowski	Par Fricke & Stoff^[1]	Par Umemoto et Saito^[6]
121	Ubu	Unbiunium	[Og] 8s² 5g¹	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 8p1 ¹⁄₂	[Og] 8s² 8p¹
122	Ubb	Unbibium	[Og] 8s² 5g²	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 7d1 ³⁄₂ 8p1 ¹⁄₂	[Og] 8s² 8p²
123	Ubt	Unbitrium	[Og] 8s² 5g³	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 6f1 ⁵⁄₂ 7d1 ³⁄₂ 8p1 ¹⁄₂	[Og] 8s² 6f¹ 7d¹ 8p¹
124	Ubq	Unbiquadium	[Og] 8s² 5g⁴	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 6f3 ⁵⁄₂ 8p1 ¹⁄₂	[Og] 8s² 6f² 8p²
125	Ubp	Unbipentium	[Og] 8s² 5g⁵	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g1 ⁷⁄₂ 6f3 ⁵⁄₂ 8p1 ¹⁄₂	[Og] 8s² 6f⁴ 8p¹
126	Ubh	Unbihexium	[Og] 8s² 5g⁶	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g2 ⁷⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 7d¹ 8p1 ¹⁄₂	[Og] 8s² 5g¹ 6f⁴ 8p¹
127	Ubs	Unbiseptium	[Og] 8s² 5g⁷	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g3 ⁷⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	[Og] 8s² 5g² 6f³ 8p²
128	Ubo	Unbioctium	[Og] 8s² 5g⁸	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g4 ⁷⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	[Og] 8s² 5g³ 6f³ 8p²
129	Ube	Unbiennium	[Og] 8s² 5g⁹	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g5 ⁷⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	[Og] 8s² 5g⁴ 6f³ 8p²
130	Utn	Untrinilium	[Og] 8s² 5g¹⁰	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g6 ⁷⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	[Og] 8s² 5g⁵ 6f³ 8p²
131	Utu	Untriunium	[Og] 8s² 5g¹¹	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g7 ⁷⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	[Og] 8s² 5g⁶ 6f³ 8p²
132	Utb	Untribium	[Og] 8s² 5g¹²	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
133	Utt	Untritrium	[Og] 8s² 5g¹³	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 6f3 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
134	Utq	Untriquadium	[Og] 8s² 5g¹⁴	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 6f4 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
135	Utp	Untripentium	[Og] 8s² 5g¹⁵	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g1 ⁹⁄₂ 6f4 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
136	Uth	Untrihexium	[Og] 8s² 5g¹⁶	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g2 ⁹⁄₂ 6f4 ⁵⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
137	Uts	Untriseptium	[Og] 8s² 5g¹⁷	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g3 ⁹⁄₂ 6f3 ⁵⁄₂ 7d1 ³⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
138	Uto	Untrioctium	[Og] 8s² 5g¹⁸	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g4 ⁹⁄₂ 6f3 ⁵⁄₂ 7d1 ³⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
139	Ute	Untriennium	[Og] 8s² 5g¹⁸ 6f¹	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g5 ⁹⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 7d2 ³⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
140	Uqn	Unquadnilium	[Og] 8s² 5g¹⁸ 6f²	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g6 ⁹⁄₂ 6f3 ⁵⁄₂ 7d1 ³⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
141	Uqu	Unquadunium	[Og] 8s² 5g¹⁸ 6f³	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g7 ⁹⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 7d2 ³⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.
142	Uqb	Unquadbium	[Og] 8s² 5g¹⁸ 6f⁴	[Og] 8s2 ¹⁄₂ 5g8 ⁷⁄₂ 5g8 ⁹⁄₂ 6f2 ⁵⁄₂ 7d2 ³⁄₂ 8p2 ¹⁄₂	n.d.

Éléments des bloc f, d et p

Relevant vraisemblablement davantage de l'extrapolation mathématique qu'autre chose, les éléments du bloc f de la 8^e période compléteraient la liste des superactinides. Situés sous les actinides dans le tableau périodique, ces éléments, s'ils pouvaient être observés, présenteraient peut-être des propriétés chimiques semblables, bien que l'effet des électrons de la sous-couche 5g, située à un niveau d'énergie à peine inférieur à la sous-couche 6f, soit difficilement prévisible ; les effets quantiques et relativistes dans le cortège électronique des éléments du bloc f de la huitième période seraient probablement encore plus sensibles que ceux attendus pour les éléments du bloc g, puisque leur numéro atomique est encore plus élevé.

Si les éléments des blocs d et p de la 8^e période pouvaient être étudiés du point de vue chimique, il est vraisemblable que les effets quantiques et relativistes au sein de leur cortège électronique seraient tels qu'ils échapperaient à toute classification existante, à l'image de l'oganesson qui, bien qu'il appartienne, sur la 7^e période, à la colonne des gaz rares, n'en semble pas moins chimiquement déjà assez éloigné.

Notes et références

↑ ^{a et b} (en) Burkhard Fricke et Gerhard Soff, « Dirac-Fock-Slater calculations for the elements Z = 100, fermium, to Z = 173 », Atomic Data and Nuclear Data Tables, vol. 19, n^o 1,‎ janvier 1977, p. 83-95 (DOI 10.1016/0092-640X(77)90010-9, Bibcode 1977ADNDT..19...83F, lire en ligne)
↑ (en) B. Fricke, W. Greiner et J. T. Waber, « The continuation of the periodic table up to Z = 172. The chemistry of superheavy elements », Theoretica chimica acta, vol. 21, n^o 3,‎ septembre 1971, p. 235-260 (DOI 10.1007/BF01172015, lire en ligne)
↑ ^{a et b} Encyclopaedia Britannica : article « Transuranium Element », dont la section « Superactinoid Series » évoque l'impossibilité de prévoir les propriétés chimiques des superactinides en raison de la confusion des niveaux d'énergie des sous-couches 5g et 6f, ainsi que 7d et 8p ; la brève section « End of Periodic Table » en fin d'article situe entre 170 et 210 le nombre limite de protons pouvant être contenus dans un même noyau.
↑ Les noyaux dits « doublement magiques » — avec un nombre magique de protons et un nombre magique de neutrons — sont à cet égard considérés comme les plus prometteurs, à commencer par le nucléide ³¹⁰126.
↑ (en) Robert V. F. Janssens, « Nuclear physics: Elusive magic numbers », Nature, vol. 435, n^o 7044,‎ 2005, p. 897-898(2) (PMID 15959502, DOI 10.1038/435897a, Bibcode 2005Natur.435..897J, lire en ligne, consulté le 28 juin 2009)
↑ (en) Koichiro Umemoto et Susumu Saito, « Electronic Configurations of Superheavy Elements », Journal of the Physical Society of Japan, vol. 65, n^o 10,‎ octobre 1996, p. 3175-3179 (DOI 10.1143/JPSJ.65.3175, Bibcode 1996JPSJ...65.3175U, lire en ligne)

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Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Lanthanides	Métaux de transition	Métaux pauvres	Métalloïdes	Non-métaux	Halogènes	Gaz nobles	Éléments non classés
		Actinides
		Superactinides

[10.1016/0092-640X(77)90010-9-1] {a et b} (en) Burkhard Fricke et Gerhard Soff, « Dirac-Fock-Slater calculations for the elements Z = 100, fermium, to Z = 173 », Atomic Data and Nuclear Data Tables, vol. 19, n^o 1,‎ janvier 1977, p. 83-95 (DOI 10.1016/0092-640X(77)90010-9, Bibcode 1977ADNDT..19...83F, lire en ligne)

[10.1007/BF01172015-2] (en) B. Fricke, W. Greiner et J. T. Waber, « The continuation of the periodic table up to Z = 172. The chemistry of superheavy elements », Theoretica chimica acta, vol. 21, n^o 3,‎ septembre 1971, p. 235-260 (DOI 10.1007/BF01172015, lire en ligne)

[EB-3] {a et b} Encyclopaedia Britannica : article « Transuranium Element », dont la section « Superactinoid Series » évoque l'impossibilité de prévoir les propriétés chimiques des superactinides en raison de la confusion des niveaux d'énergie des sous-couches 5g et 6f, ainsi que 7d et 8p ; la brève section « End of Periodic Table » en fin d'article situe entre 170 et 210 le nombre limite de protons pouvant être contenus dans un même noyau.

[4] Les noyaux dits « doublement magiques » — avec un nombre magique de protons et un nombre magique de neutrons — sont à cet égard considérés comme les plus prometteurs, à commencer par le nucléide ³¹⁰126.

[10.1038/435897a-5] (en) Robert V. F. Janssens, « Nuclear physics: Elusive magic numbers », Nature, vol. 435, n^o 7044,‎ 2005, p. 897-898(2) (PMID 15959502, DOI 10.1038/435897a, Bibcode 2005Natur.435..897J, lire en ligne, consulté le 28 juin 2009)

[10.1143/JPSJ.65.3175-6] (en) Koichiro Umemoto et Susumu Saito, « Electronic Configurations of Superheavy Elements », Journal of the Physical Society of Japan, vol. 65, n^o 10,‎ octobre 1996, p. 3175-3179 (DOI 10.1143/JPSJ.65.3175, Bibcode 1996JPSJ...65.3175U, lire en ligne)

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