Les métaux les plus réactifs se trouvent dans la colonne située tout à gauche du tableau périodique : les métaux alcalins. Plus on descend dans cette colonne, plus la réactivité augmente. Plongez un morceau de potassium élémentaire dans l'eau et vous déclencherez un incendie ; avec le césium, votre bécher volera littéralement en éclats. Le francium se situe encore plus bas dans la colonne, mais ses propriétés chimiques sont difficiles à évaluer, car il est extrêmement rare, hautement radioactif et très instable.
Le francium : un métal insaisissable
Le francium a été découvert en 1939 par la chimiste Marguerite Perey à Paris. Les scientifiques peuvent produire cet élément artificiellement, mais la quantité présente sur Terre est incroyablement faible : moins d'une once (environ 28 grammes) existe à tout moment donné. Même produit artificiellement, il reste très difficile à étudier, car seules de petites quantités peuvent être obtenues ; de plus, l'élément est très radioactif et se désintègre rapidement. La demi-vie de son isotope le plus longévif n'est que de 22 minutes. Par conséquent, bien que le francium soit sans conteste un métal extrêmement réactif, on sait très peu de choses sur sa chimie.
Le césium : le champion mesurable
Selon le Laboratoire national de Los Alamos (LANL), la chimie du francium ressemble beaucoup à celle du césium. Ce dernier est également bien plus facile à étudier que le francium, car on le trouve dans la pollucite et d'autres minerais. Son isolement reste toutefois très difficile en raison de sa réactivité extrême. Non seulement il réagit violemment avec l'eau, mais il est aussi pyrophorique, c'est-à-dire qu'il tend à s'enflammer spontanément au contact de l'air. Il est généralement conservé dans de l'huile minérale ou sous atmosphère d'argon.
Francium contre césium : lequel est le plus réactif ?
L'énergie d'ionisation mesure la quantité d'énergie nécessaire pour arracher un électron à un atome. Si le césium et le rubidium sont si réactifs, c'est notamment parce que leurs énergies d'ionisation sont extrêmement faibles : il leur est donc très facile de céder des électrons à d'autres molécules, comme les molécules d'eau de votre bécher. Avec 376 kilojoules par mole, le césium possède en réalité une énergie d'ionisation légèrement inférieure à celle du francium. Le césium serait donc légèrement plus réactif que le francium, même s'il est difficile d'établir une comparaison précise tant le francium est ardu à étudier.
Le rôle des effets relativistes
En règle générale, les énergies d'ionisation diminuent lorsqu'on descend dans une colonne du tableau périodique. À partir de la cinquième période, cependant, la théorie de la relativité appliquée à la chimie quantique prend une importance croissante, et ces effets relativistes jouent un rôle complexe mais significatif. En raison de ces effets, le francium possède en fait un rayon atomique légèrement plus petit que celui du césium — d'où cette augmentation, certes légère mais contre-intuitive, de l'énergie d'ionisation entre le césium et le francium. Au final, les deux éléments sont hautement réactifs et présentent une chimie très similaire.
En résumé
Si le francium occupe théoriquement la place du métal le plus réactif du tableau périodique, le césium demeure, en pratique, le métal alcalin le plus réactif que l'on puisse observer et manipuler en laboratoire.
Source : https://jardin.98905.com/home-safety/general-home-safety/1007081551.html