Quel est l'élément chimique le plus rare sur Terre ?

L’astate est généralement considéré comme l’élément chimique le plus rare présent naturellement sur Terre. De symbole At et de numéro atomique 85, il appartient à la famille des halogènes, comme le fluor, le chlore, le brome et l’iode. Sa rareté ne s’explique pas par une absence totale dans la nature, mais par sa radioactivité : ses isotopes se désintègrent si rapidement qu’ils ne peuvent pas s’accumuler durablement dans la croûte terrestre.

Un élément produit en continu, mais aussitôt détruit

L’astate apparaît à l’état de traces dans les chaînes de désintégration de certains éléments radioactifs plus lourds, notamment l’uranium et le thorium. Il se forme donc naturellement, mais ses propres noyaux sont instables et se transforment rapidement en d’autres éléments. La demi-vie, qui correspond au temps nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs d’un échantillon se désintègrent, se mesure pour ses isotopes en heures ou en durées encore plus brèves. Cette production et cette disparition constantes expliquent pourquoi la quantité totale d’astate présente à un instant donné reste infime.

Une découverte liée à la radioactivité

L’astate a été identifié en 1940 par Dale Corson, Kenneth MacKenzie et Emilio Segrè, qui l’ont produit artificiellement en bombardant du bismuth avec des particules alpha. Cette méthode reste représentative de la difficulté à obtenir l’élément : l’astate n’est pas extrait comme un métal ou un minéral ordinaire, il doit être formé dans des installations spécialisées, puis séparé et étudié rapidement. Les chercheurs travaillent donc avec des quantités microscopiques et des techniques adaptées à la détection d’éléments radioactifs plutôt qu’avec un échantillon visible à l’œil nu.

Des propriétés difficiles à étudier

Tous les isotopes connus de l’astate sont radioactifs et aucun ne possède une stabilité suffisante pour permettre la constitution d’un échantillon durable. Cette contrainte complique les mesures de ses propriétés physiques et chimiques. Les expériences disponibles montrent néanmoins qu’il se comporte globalement comme un halogène, même si sa radioactivité et sa rareté rendent son étude plus délicate que celle de l’iode ou du brome. Il est donc inexact de dire que ses caractéristiques sont entièrement inconnues : certaines ont été étudiées, mais souvent à l’échelle de quelques atomes et avec des méthodes indirectes.

Un intérêt pour la médecine nucléaire

La rareté de l’astate limite fortement ses usages, mais certains de ses isotopes intéressent la recherche médicale. L’astate-211, dont la demi-vie est d’environ 7,2 heures, émet notamment des particules alpha. Ces particules libèrent beaucoup d’énergie sur une très courte distance, une propriété étudiée pour la radiothérapie ciblée de certaines cellules cancéreuses lorsque l’isotope est associé à une molécule capable de les atteindre. La production, le transport et l’utilisation de l’astate-211 restent toutefois complexes. Son intérêt scientifique et médical repose ainsi sur des propriétés particulières, tandis que son extrême instabilité demeure la principale raison de sa rareté sur Terre.