Introduction
L'américium est un élément lourd, synthétique et hautement radioactif, produit pour la première fois par l'homme dans le contexte du projet Manhattan. Il s'agit d'un métal blanc argenté qui s'oxyde lentement à l'air. Son nom, dérivé du continent américain, suit la tradition de nommer les éléments transuraniens d'après des régions géographiques, à l'instar de l'europium. Bien que rare et dangereux en raison de sa radioactivité, il a trouvé une application pratique et omniprésente dans la vie quotidienne.
Description
L'américium (symbole Am) est un actinide, situé à droite du plutonium (94) et à gauche du curium (96) dans le tableau périodique. Tous ses isotopes sont radioactifs et instables. L'isotope le plus courant et le plus important est l'américium-241, avec une demi-vie d'environ 432,2 ans, qui se désintègre en émettant des particules alpha et des rayons gamma de faible énergie. C'est un métal dense, malléable et plus soluble dans les acides que ses voisins plutonium et neptunium. À l'état solide, il présente plusieurs phases allotropiques. Chimiquement, il est relativement réactif et existe principalement aux états d'oxydation +3 et +4 en solution, le +3 étant le plus stable. Ses propriétés chimiques sont similaires à celles des autres actinides et des lanthanides, ce qui rend sa séparation et son purification complexes.
Histoire
L'américium a été synthétisé, identifié et isolé pour la première fois à la fin de 1944 et au début de 1945 par une équipe de scientifiques dirigée par Glenn T. Seaborg à l'Université de Chicago, au sein du Metallurgical Laboratory (projet Manhattan). L'élément a été produit en bombardant du plutonium-239 avec des neutrons dans un réacteur nucléaire, créant d'abord du plutonium-240, puis du plutonium-241, qui se désintègre par émission bêta en américium-241. La découverte a été tenue secrète jusqu'en novembre 1945, en raison de la guerre. Son nom, officiellement adopté en 1946, rend hommage aux Amériques, de la même manière que l'europium honore l'Europe. C'est le quatrième élément transuranien synthétisé, après le neptunium, le plutonium et le curium.
Caracteristiques
Principales caractéristiques : Numéro atomique : 95. Masse atomique standard : [243] g/mol (pour l'isotope le plus stable, Am-243). Point de fusion : 1176 °C. Point d'ébullition : 2011 °C (estimé). Densité : environ 12 g/cm³. Configuration électronique : [Rn] 5f⁷ 7s². Radioactivité : Tous ses isotopes sont radioactifs. Les plus notables sont l'Am-241 (demi-vie 432,2 ans, émetteur alpha) et l'Am-243 (demi-vie 7370 ans). L'Am-241 est l'isotope le plus accessible, car il se forme par désintégration bêta du Pu-241, lui-même présent dans le combustible nucléaire usé. L'américium métallique est paramagnétique. Il est plus électropositif que le plutonium. Sa production se fait principalement par irradiation neutronique du plutonium dans des réacteurs nucléaires, suivie de processus de séparation chimique complexes comme le procédé PUREX.
Importance
L'importance de l'américium est double : scientifique et pratique. Scientifiquement, son étude a permis de mieux comprendre la chimie des actinides et la stabilité des noyaux lourds. Pratiquement, son application la plus célèbre est comme source de rayonnement alpha dans les détecteurs de fumée ioniques. Une infime quantité (environ 0,3 microgramme) d'Am-241, sous forme d'oxyde, ionise l'air dans une chambre de détection, permettant à un faible courant de circuler. La présence de fumée perturbe ce courant, déclenchant l'alarme. Des millions de foyers en contiennent. Il est également utilisé comme source portable de rayons gamma pour la radiographie industrielle, comme source neutronique (en mélange avec du béryllium, où les particules alpha du Am produisent des neutrons), et dans certains densimètres pour la mesure des fluides. C'est un composant mineur mais problématique des déchets nucléaires de haute activité, où sa longue demi-vie en fait un défi pour le stockage à long terme. Des recherches explorent son utilisation potentielle dans les batteries nucléaires (générateurs thermoélectriques à radioisotopes) pour l'espace lointain, où le plutonium-238 devient rare.
