Le bismuth est utilisé depuis l'antiquité mais il a longtemps été confondus avec d'autres métaux, en particulier avec le plomb et l'étain. Il est mentionnés à partir du XVème siècle par les alchimistes, les métallurgistes et les chimistes sous plus d'une dizaines de noms différents mais ce n'est qu'en 1753 que le chimiste français Claude François Geoffroy l'identifie comme un métal à part entière. En 1830 la Saxe minière initie la première production industrielle de bismuth.

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Le polonium est découvert en 1898 par le couple de scientifiques français Pierre et Marie Curie. Ils l'isolent d'un minerai de pechblende dont a été retiré les substances radioactives connues: l'uranium et le thorium. Le mélange restant est toujours radioactif ce qui laisse supposer présence d'un élément radioactif encore inconnu qu'ils baptisent polonium.

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L'astate a été découvert en 1940, il a été synthétisé par Kenneth Ross McKenzie, Dale Corson et Emilio Segré au laboratoire Berkeley de l'université de Californie en bombardant du bismuth 209 par des particule alpha dans un cyclotron. L'astate est trouvé trois ans plus tard par Berta Karlik et Traude Bernert comme un composant de deux chaînes de désintégration occurant naturellement. Son existence était annoncée par le tableau de Mendeïev où il était désigné sous le non d'eka-iode.

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Le radon a été découvert en 1900 par Friedrich Ernst Dorn qui l'a appelé 'émanation de radium'. En 1903 l'émission d'un gaz radioactif est également observée par André Louis Debierne et Friedrich Giesel pour l'actinium. Ces gaz s'avérèrent par la suite être tous des isotopes de l'élément 86. En 1910, Sir William Ramsay et Robert Whytlaw-Gray parviennent à isoler le radon.

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Dès les années 1870, la communauté des chimistes pensait qu'il devait exister un métal de type alcalin de numéro atomique 87, en dessous du césium dans la classification périodique. Le francium à été découvert en 1939 par Marguerite Perey à l'Institut Curie à Paris. Celui-ci est identifié à partir un échantillon purifié d'actinium 227 dont à été retiré l'actinium ainsi que tous les éléments connus faisant parti de ses chaînes de désintégration.

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Le radium a été découvert par Marie Curie et son mari Pierre le 21 décembre 1898, dans un minerai d'uraninite. Ils en extraient l'uranium puis le polonium mais le mélange obtenu est toujours radioactif ce qui leur permet d'en déduire la présence d'un nouvel élément radioactif identifié ensuite grâce à son spectre lumineux. Du radium pur est par la suite isolé en 1902 grâce à l'électrolyse de chlorure de radium.

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En 1899 le chimiste français André Louis Debierne annonce la découverte d'un nouvel élément qu'il baptise Actinium. Il l'a identifié et extrait grâce aux résidus d'un minerai de pechlblende que Pierre et Marie Curie avait utilisé pour extraire du radium. En 1902 Friedrich Giesel découvre de manière indépendante un nouvel élément qu'il nomme emanium mais la comparaison des des périodes radioactives de l'actinium et de l'emanium montre, en 1904, qu'ils correspondent à un seul et même élément.

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Le thorium a été découvert sous forme d'un minéral noir sur l'île de Løvøy, en Norvège, par Morten Thrane Esmark. Esmark en envoya un échantillon à son père, le professeur Jens Esmark, minéralogiste distingué, qui ne fut pas en mesure de l'identifier et en envoya un échantillon au chimiste suédois Jöns Jakob Berzelius pour examen en 1828. Berzelius en fit l'analyse, et nomma le nouvel élément thorium.

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L'isotope ²³⁴Pa a été identifié en 1913 par Kasimir Fajans et Otto H. Göhring, qui l'avaient nommé brévium. Puis Otto Hahn et Lise Meitner ont découvert en 1918 le ²³¹Pa, plus stable, en donnant à l'élément le nom de protoactinium. Il n'a été isolé qu'en 1934 par le procédé Van-Arkel-de-Boer.

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L'uranium est découvert en 1789 par le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth en analysant un minerai de pechblende. Ce n'est qu'en 1841 que le chimiste français Eugène-Melchior Péligot put l'isoler à l'état de pureté en réduisant le tétrachlorure d'uranium par le potassium. En 1896 Le physicien Henri Becquerel découvre la radioactivité grâce à des sels d'uranium, il se rend compte que ces derniers émettent des rayonnements qui impressionnent une plaque photographique non exposée à la lumière du soleil.

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Le neptunium fut découvert par Edwin McMillan et Philip Abelson en 1940. La découverte a été faite au Berkeley Radiation Laboratory de l'université de Californie à Berkeley, où l'équipe produisit l'isotope 239 du neptunium, d'une demi-vie de 2,4 jours, en bombardant de l'uranium 238 avec des neutrons. C'est l'étape intermédiaire menant à la production du plutonium 239.

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La première synthèse du plutonium a été réalisée en 1940 au laboratoire Berkeley de l'université de Californie par Glenn Seaborg, Edwin McMillan, Joseph Kennedy et Arthur Wall. Il a été obtenu en utilisant un cyclotron par bombardement d'uranium avec du deutérium. Pour des raisons de sécurité, cette découverte n'a cependant pas été rendu publique avant la fin de la deuxième guerre mondiale.

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L'américium fut synthétisé pour la première fois par Glenn T. Seaborg, Leon Morgan, Ralph James, et Albert Ghiorso vers la fin de l'année 1944 au laboratoire métallurgique de l'université de Chicago. Cette équipe forma l'isotope d'américium 241 en soumettant du plutonium 239 à plusieurs réactions successives de capture de neutrons dans un réacteur nucléaire. On crée alors du ²⁴⁰Pu puis du ²⁴¹Pu qui se transforme en ²⁴¹Am par émission bêta.

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Le curium a été découvert par Glenn T.Seaborg, Ralph A. James et Albert Ghiorso en 1944. L'isotope 242 du curium a été produit à l'aide d'un cyclotron en exposant du plutonium 239 à un bombardement de particules alpha (noyaux d'hélium). Le premier composé pur de curium est obtenu en 1947.

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Le berkélium a été découvert par Stanley G.Thompson, Albert Ghiorso et Glenn T.Seaborg en 1949. Le berkélium est obtenu en bombardant l'américium par des particules alpha. Il a été produit par bombardement cyclotronique de quantité milligramme de 241-Am avec des ions d'hélium au laboratoire de rayonnement de Berkeley.

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La première synthèse du californium a été réalisée en 1950 au laboratoire Berkeley de l'université de Californie par Stanley Thompson, Kenneth Street, Albert Ghiorso et Glenn Seabord. Il a été obtenu en bombardant du curium par des noyaux d'hélium (particules alpha).

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L'einsteinium a été découvert par l'équipe d'Albert Ghiorso en 1952 en même temps que le fermium lors de l'explosion thermonucléaire Mike. Les travaux autour de l'einsteinium n'ont été déclassifiés et publiés vers la communauté scientifique qu'en 1955. L'einsteinium est obtenu en bombardant l'uranium par des neutrons.

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Le fermium fut découvert par l'équipe d'Albert Ghiorso en 1952. Elle mit en évidence la présence de ²⁵⁵Fm dans les retombées de l'explosion de la première bombe à hydrogène. Cet isotope avait été créé par combinaison de l'uranium 238 et de 17 neutrons sous l'effet du flux neutronique intense.

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Le mendelevium a été découvert par Albert Ghiorso, Bernard G.Harvey, Gregory R.Choppin, Stanley G. Thompson et Glenn T.Seaborg en 1955. Le mendelevium est obtenu en bombardant l'einsteinium par l'hélium. Ce nom été validé par l'UICPA en 1997.

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Le nobélium a été découvert par l'Institut Nobel de Physique à Stockholm et plus tard par Albert Ghiorso, Torbjorn Sikkeland, J.R.Walton et Glenn Seaborg en 1958. Le nobélium est obtenu en bombardant des noyaux de curium (mélange d'isotopes 244, 246 et 248) avec du carbone 13.

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Le lawrencium a été découvert par Albert Ghiorso, Torbjorn Sikkeland, Almon E.Larsh et Robert M.Latimer en 1961. Le lawrencium est fabriqué par bombardement d'un mélange de trois isotopes du californium avec des ions bore 10 et 11.

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Le rutherfordium a été découvert par les chercheurs de l'Institut Nucléaire à Doubna et par les chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley en 1964. Le rutherfordium est fabriqué par bombardement du californium 249 avec un faisceau de carbone 12. L'UICPA adopta provisoirement le nom d'unnilquadium.

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Le dubnium fut synthétisé pour la première fois en 1967 par l'Institut unifié de recherches nucléaires (JINR), par l'équipe de Georgi Nikolaievitch Flerow, à Doubna. Fin avril 1970, une équipe de chercheurs dirigée par Albert Ghiorso de l'université de Californie à Berkeley a confirmé cette découverte. Le dubnium est obtenu par bombardement du californium 249 par un faisceau d'ions azote 15.

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Le seaborgium été découvert par les chercheurs de l'Institut Nucléaire à Doubna et par les chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley en 1974. Le seaborgium est obtenu en bombardant le californium 249 par de l'oxygène 18. l'UICPA adopta le nom unnilhexium comme nom systématique provisoire.

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La première synthèse de l'élément 107 est annoncée en 1976 par une équipe russe dirigée par Yuri Oganessian, le bohrhium 262 aurait alors été obtenu par fusion nucléaire du bismuth 209 et du chrome 54. En 1981 une équipe allemande du centre de recherche sur les ions lourds (GSI) obtiennent également du bhorium à partir de chrome 54 et de bismuth 209. C'est cette synthèse qui est validée par l'UICPA comme découverte de l'élément 107.

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L'hassium a été découvert par Peter Armbruster, Gottfried Münzenber et les chercheurs du Laboratoire de Recherche des Ions Lourds de Darmstadt, Allemagne en 1984. Le hassium est obtenu en bombardant du plomb 208 par du fer 58.

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Le meitnérium fut synthétisé pour la première fois le 29 août 1982 par une équipe de chercheurs allemands dirigée par Peter Armbruster et Gottfried Münzenberg au GSI (Centre de recherche sur les ions lourds) de Darmstadt. Cette équipe parvint à ce résultat en bombardant une cible de bismuth 209 avec des noyaux de fer 58. La création de cet élément a démontré que les techniques de fusion nucléaire pouvaient être utilisées pour synthétiser des noyaux superlourds.

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Une équipe dirigéé par le physicien Sigurd Hofmann a produit un atome de darmstadtium 269 par fusion nucléaire de plomb 208 et de nickel 62. Lors de la même série d'expérience 9 atomes de darmstadtium 271 ont également été obtenus par fusion de plomb 208 et de nickel 64. La découverte de cet élément a été validée par l'UICPA en 2001.

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Le roentgenium a été découvert par S.Hofmann et ses collaborateurs au Laboratoire de Recherche des Ions Lourds de Darmstadt, Allemagne en décembre 1994. Un seul isotope 211 de l'élément 272 est alors obtenu par fusion nucléaire de bismuth 209 et de nickel 64. L'expérience répétée en 2002 permit d'obtenir trois atomes supplémentaires et la découverte de cet élément est validée par l'UICPA en 2003.

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Le copernicium a été synthétisé pour la première fois le 9 février 1996, à Darmstadt, en Allemagne, au GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung). Il a été obtenu en bombardant une cible de plomb 208 avec des ions de zinc 70, lors d'une expérience où un seul atome a été produit. Le GSI a confirmé ses résultats en mai 2000 avec la synthèse d'un second atome de ²⁷⁷Cn.

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En 2003 la colaboration de scientifiques américains du Glenn Seaborg Institute et du Lawrence Livermore National Laboratory avec une équipe russe de l'institut unifié de recherche nucléaire (JINR) a permis d'obtenir pour la première fois l'élément 113. Ses isotopes 283 et 284 ont été identifiés dans une chaine de désintégration de l'élément 115 obtenu par fusion de noyaux de calcium 48 et d'américium 243. Cette découverte a été confirmée par l'UICPA le 30 décembre 2015.

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Le flérovium a été synthétisé pour la première en Russie au Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR). En 1998 la fusion nucléaire du calcium 48 et du plutonium 244 permet d'obtenir un premier atome à la durée de vie étonnamment longue (environ 30 secondes). En 2009 la découverte de l'élément 112, baptisé par la suite copernicium, provenant de la désintégration radioactive du flévorium constitue une confirmation incontestable de l'existence de cet élément.

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Les premières synthèses de l'élément 115 ont été réalisées aux mois de juillet-aout 2003 en Russie grâce à une collaboration entre scientifiques américains du Glenn T Seaborg Institute, du Lawrence Livermore Laboratory et des chercheurs russes du Joint Institute for Nuclear Research (JINR). La fusion nucléaire de noyaux de calcium 48 avec des noyaux d'américium 243 a permis d'obtenir les isotopes 288 et 287 de l'moscovium. Cette synthèse a été été accompagnée de la découverte de l'élément 113.

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La première synthèse du livermorium été réalisée en 2000 au Flerov Laboratory of Nuclear reactions (FLNR) en Russie par par Yuri Tsolakovich et son équipe. Un atome été obtenu en provoquant la fusion nucléaire de noyaux de calcium 48 et de curium 248. D'autres synthèses furent par la suite de nouveau réalisées par la même équipe, elles permirent d'obtenir un nouvel atome de livermorium en 2001 ainsi que huit en 2005.

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La découverte de cet élément a été annoncée en 2010 par l'équipe de recherche russe du Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR) puis a été confirmée en 2014. Les isotopes 294 et 293 ont été obtenus par le FLNR en provoquant la fusion de noyaux de calcium 48 et de berkelium 249. Cette synthèse avait été envisagée dés l'année 2004 mais n'a pus être entreprise qu'à partir de de 2008 faute de berkélium disponible.

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En 1999 une équipe de scientifiques du laboratoire de Berkeley affirme avoir obtenu l'élément 118 mais ne réussit pas à confirmer cette annonce et abandonne donc la paternité de cette découverte. C'est un laboratoire de recherche russe situé à Doubna travaillant en collaboration avec des scientifiques américains qui parvient à le synthétiser pour la première fois en 2002. La fusion de noyaux de californium et de calcium permet d'obtenir l'isotope 294 de l'élément 118.

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L'utilisation la plus importante de l'hydrogène est la synthèse d'ammoniaque. L'utilisation de l'hydrogène se prolonge rapidement dans l'amélioration de carburant, comme la décomposition par l'hydrogène (hydrocracking), et dans l'élimination de soufre. Il est également utilisé comme combustible dans les fusées. Il possède deux isotopes lourds (deutérium et tritium) utilisés dans les fusions nucléaires.

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L'hélium est utilisé dans les ballons sondes, pour la plongée à grande profondeur et la soudure. Il est utilisé aussi dans la recherche des basses températures. L'hélium est utilisé comme atmosphère protectrice lors de la croissance du silicium monocristallin destiné à la fabrication de circuits intégrés et des fibres optiques, pour la production de titane et de zirconium, et en chromatographie en phase gazeuse.

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Les batteries lithium sont très utilisées dans le domaine des systèmes embarqués du fait de leur grande densité énergétique aussi bien massique que volumique. L'utilisation industrielle principale du lithium est sous la forme de stearatum de lithium, en tant qu'épaississant de lubrifiant. Le lithium est parfois utilisé dans les verres et les céramiques. Le lithium est un agent réducteur et/ou complexant utilisé pour la synthèse de composés organiques.

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Le béryllium est principalement employé comme agent durcissant dans certains alliages. L'oxyde de béryllium est utilisé en électronique, particulièrement en haute fréquence et dans le domaine de la haute tension. En géomorphologie et en paléosismologie, l'isotope ¹⁰Be, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour la datation par isotopes cosmogéniques de surfaces ou pour la détermination de taux d'érosion.

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Le bore naturel ou enrichi en ¹⁰B est utilisé, sous forme d'acide borique dilué dans l'eau, comme absorbant neutronique dans les réacteurs nucléaires à eau pressurisée. Il joue aussi un rôle de bouclier contre les radiations neutroniques et dans les détecteurs de neutrons. Des sels de bore ou de l'acide borique ont aussi été utilisés comme fongicide et ignifugeant pour le bois. L'acide borique est un composé important de certains produits textiles.

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L'élément libre a beaucoup d'utilisations, comprenant des décorations de bijoux avec les diamants ou le colorant noir utilisé pour les jantes d'automobile ou l'encre des imprimantes. Le graphite est employé à hautes températures pour les creusets, les électrodes de voûte de cellule sèche et de lumière, les bouts de crayon et comme lubrifiant. Le carbone végétal, une forme amorphe de carbone, est employé comme gaz absorbant et agent blanchissant.

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L'azote est surtout utilisé pour produire de l'ammoniaque et des engrais. Il est également utilisé dans la fabrication d'acide nitrique dont on se sert pour le production d'explosifs. L'ammoniac est utilisé comme matière première de production de polymères, d'explosifs, d'engrais, ou comme fluide réfrigérant dans certains installations industrielles.

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On emploie l'oxygène principalement dans la fabrication des métaux, ainsi que de produits chimiques qui nécessitent une oxydation. L'oxygène 18 est un indicateur paléoclimatique utilisé pour connaître la température dans une région à une époque donnée. Comme marqueur isotopique stable, il a été utilisé pour mesurer le flux unidirectionnel d'oxygène absorbé, pendant la photosynthèse, par le phénomène de photorespiration.

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De nombreux gaz fluorés, par exemple les fréons, sont utilisés en tant que fluide frigorigène dans les systèmes de réfrigération et d'air conditionné. L'acide fluorhydrique est utilisé pour le raffinage du pétrole, pour éliminer les impuretés oxydées de l'acier inoxydable ou du silicium des semi-conducteurs. L'hexafluorure d'uranium permet de séparer les différents isotopes de l'uranium par diffusion gazeuse.

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La couleur orange rougeâtre que le néon émet dans les tubes néon est largement utilisée pour les signaux publicitaires. Ce gaz est aussi utilisé dans les lampes témoins, dans certains écrans de télévision (plasma), ainsi que dans certains lasers. Le néon liquéfié est utilisé commercialement comme réfrigérant cryogénique. Le néon est utilisé dans certains lasers.

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De grandes quantités de composés du sodium sont produites par l'industrie, notamment le chlorure de sodium, la soude caustique ou encore le carbonate de sodium. Le sodium élémentaire est également employé pour diverses applications : production de l'indigo, adoucissant, absorbeur d'humidité seul ou en combinaison avec le potassium, etc. Les lampes à vapeur de sodium sont très répandues pour l'éclairage public.

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Le magnésium est souvent utilisé en combinaison avec l'aluminium pour des applications où la réduction du poids est primordiale. C'est aussi un réactif important en chimie, surtout employé dans les procédés de désulfuration, lors de la fabrication des aciers, la purification des métaux ou la réaction chimique de Grignard. En gymnastique, les athlètes utilisent le carbonate de magnésium pour augmenter l'adhérence au niveau des mains.

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L'aluminium est un produit industriel important, sous forme pure ou alliée, notamment dans l'aéronautique, les transports et la construction. Sa nature réactive en fait également un catalyseur et un additif dans l'industrie chimique. En pyrotechnie, l'aluminium est utilisé pour colorer les feux d'artifices et pour faire des fumigènes.

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Les propriétés de semi-conducteur du silicium ont permis la création de la deuxième génération de transistors, puis les circuits intégrés. En tant que semi-conducteur, le silicium est aussi l'élément principal utilisé pour la fabrication de cellules solaires photovoltaïques. Il est présent dans certains aciers et dans les briques, ainsi que les émaux et les poteries en tant qu'élément réfractaire.

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