Éléments de la période 8

Les éléments de la période 8 sont les 50 éléments chimiques hypothétiques de la huitième ligne — ou période — du tableau périodique des éléments, dont aucun n'a jamais été observé à ce jour. Leur étude relève de la physique nucléaire voire de la physique des particules plutôt que de la chimie car il s'agit pour l'heure de parvenir à les synthétiser, puis 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.

Le nom attribué à ces éléments non attestés est celui de la dénomination systématique de l'UICPA.

Les éléments de la huitième période se répartissent en cinq blocs, étant donné que c'est la première période ayant des éléments du bloc g ; néanmoins, cette notion de blocs serait certainement purement formelle pour les éléments au-delà de la septième période, tant leur configuration électronique devrait être différente de celle des éléments des périodes précédentes.

Éléments du bloc s

Selon toute vraisemblance, les éléments du bloc s de la 8 période devraient pouvoir être observés dans la décennie 2010, la condition nécessaire étant de disposer d'une sensibilité de l'ordre de quelques dizaines de femtobarns, ce qui est actuellement hors de portée même des installations les plus pointues. Ces éléments seraient les suivants :

Éléments du bloc g

La 8 période est la première à posséder des éléments du bloc g. Ils appartiendraient à la série chimique des superactinides, caractérisée par le remplissage progressif des sous-couches électroniques 5g et 6f ; ils pourraient donc avoir des propriétés chimiques rappelant les 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.

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 ; en revanche, les nucléides pour lesquels Z > 130 risquent fort de demeurer longtemps inobservables — s'ils sont un jour effectivement détectés.

De surcroît, la position de l'îlot de stabilité serait elle-même incertaine car la détermination des nombres magiques dans les atomes superlourds pourrait obéir à des règles différentes de celles théorisées (et relativement bien vérifiées) avec les atomes plus légers, 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.

Les 18 éléments du bloc g de la 8 période seraient :

( * ) Ces configurations électroniques sont proposées en fonction des sous-couches électroniques classiques et de la règle de Klechkowski (avec une règle de Hund pour l'élément 137), dont on ignore si elle s'appliquerait encore aux superactinides.

Éléments du bloc f

Appartenant à la série des superactinides et situés en dessous des actinides dans le tableau périodique, ces éléments, s'ils pouvaient effectivement être observés, présenteraient peut-être des propriétés chimiques similaires, 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.

L'existence de tels nucléides semble théoriquement possible (la limite physique se situerait, selon les modèles, entre 170 et 210 protons), en revanche il n'est pas certain que l'observation expérimentale de noyaux aussi lourds soit un jour techniquement à notre portée.

Ces 14 éléments seraient :

• n 139 : untriennium Ute
• n 140 : unquadnilium Uqn
• n 141 : unquadunium Uqu
• n 142 : unquadbium Uqb
• n 143 : unquadtrium Uqt
• n 144 : unquadquadium Uqq
• n 145 : unquadpentium Uqp
• n 146 : unquadhexium Uqh
• n 147 : unquadseptium Uqs
• n 148 : unquadoctium Uqo
• n 149 : unquadennium Uqe
• n 150 : unpentnilium Upn
• n 151 : unpentunium Upu
• n 152 : unpentbium Upb

Éléments des blocs d et p

Si l'élément 153 est formellement classé parmi les superactinides par analogie avec les périodes précédentes, les éléments des blocs d et p de la 8 période relèvent en fait de la pure extrapolation mathématique et ne sont par conséquent pas classés d'un point de vue chimique. Dans le cas — peu probable — où ils pourraient être un jour étudiés quant à leurs propriétés chimiques, on s'attend à ce que les effets quantiques et relativistes au sein de leur cortège électronique soient tels qu'ils échapperaient à toute classification existante, à l'image de l'ununoctium qui, bien qu'il appartienne, sur la 7 période, à la colonne des gaz rares, n'en semble pas moins chimiquement déjà assez éloigné.