- Élément monoisotopique
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Un élément monoisotopique est un élément ne possédant qu'un seul isotope stable. À l'heure actuelle, on dénombre 26 éléments monoisotopiques.
Sommaire
Caractérisation
Les éléments monoisotopiques sont caractérisés, à une exception, par un nombre de protons impair (Z impair) et un nombre de neutrons pair. Du fait du gain d'énergie par effets d'appariement nucléaire, un nombre impair provoque une instabilité chez les isotopes à Z impair qui doit être au moins compensée par un ensemble de neutrons complètement appariés pour avoir un isotope stable.
Le seul élément monoisotopique qui échappe à la règle est le béryllium 9 qui possède 4 protons et 5 neutrons. Dans ce cas, l'isotope avec le même nombre de protons et de neutrons (4 de chaque) est trop instable, il se désintègre très facilement par double désintégration α qui est favorisée par la liaison extrêmement forte à l'intérieur du noyau d'hélium 4. Il ne peut pas avoir non plus d'isotope stable stable avec 4 protons et 6 neutrons car le ratio protons/neutrons est beaucoup trop déséquilibré pour un élément aussi léger (cependant, le béryllium 10, bien que radioactif a une demi-vie de 1,36 million d'années — trop faible pour en faire un isotope primordial — ce qui indique une inhabituelle stabilité pour un isotope léger aussi déséquilibré).
Différence avec les élément mononucléidique
L'ensemble des éléments monoisotopiques recouvre partiellement celui des 22 éléments mononucléidiques, caractérisés par le fait d'avoir un seul isotope présent dans la nature[1], mais il n'y est pas égal ou ne l'inclut pas. La raison est que si ces éléments ne possède qu'un seul isotope stable, ils peuvent posséder des radioistopes pirmordiaux à durée de vie longue, et coexistent donc avec ces derniers dans la nature, et forment parfois avec eux des mélanges, ce qui les empêche d'être mononucléidique. C'est le cas de 7 éléments, le vanadium, le rubidium, l'indium, le lanthane, l'europium, le rhénium et le lutécium. Il arrive même parfois que l'isotope radioactif soit le plus abondant, voir représente la quasi-totalité de la fraction isotopique (cas de l'indium, dont plus de 95% est présent sous la forme d'indium 115, radioactif).
Ajouté à cela le cas de 3 autres éléments, le bismuth[2], le thorium et le protactinium, éléments mononucléidique pirmordiaux mais non monoisotopiques car leur seul isotope présent dans la nature est un radioistope, et qui ne possèdent donc pas d'isotope stable.
Liste d'éléments monoisotopiques, par numéro atomique et masse
Les éléments non-mononucléidiques sont marqués d'une astérisque, et leur radioisitope primordial à vie longue est donné. Dans deux cas notables (indium et rhénium), l'isotope le plus abondant est l'isotope légèrement radioactif, et dans le cas de l'europium, celui-ci représente presque la moitié de l'abondance naturelle.
- Béryllium 9
- Fluor 19
- Sodium 23
- Aluminium 27
- Phosphore 31
- Scandium 45
- Vanadium 51*[3]
- Manganèse 55
- Cobalt 59
- Arsenic 75
- Rubidium 85*[4]
- Yttrium 89
- Niobium 93
- Rhodium 103
- Indium 113*[5]
- Iode 127
- Césium 133
- Lanthane 139*[6]
- Praséodyme 141
- Europium 153*[7]
- Terbium 159
- Holmium 165
- Thulium 169
- Lutécium 175*[8]
- Rhénium 185*[9]
- Or 197
Notes et références
- N. E. Holden, "Standard Atomic Weight Values for the Mononuclidic Elements - 2001," BNL-NCS-68362, Brookhaven National Laboratory (2001)
- Jusqu'en 2003, 209Bi était classé comme mononucléidique, jussqu'à ce qu'on découvre qu'il avait une demi-vie de 1019 ans - soit plus d'un milliard de fois l'âge de l'univers
- naturellement présent avec 0,25% de vanadium 50, radioactif
- naturellement présent avec 27,835% de rubidium 87, radioactif
- naturellement présent avec une majorité (95,7%) d'indium 115, radioactif
- naturellement présent avec 0,09% de lanthane 138, radioactif
- naturellement présent avec de 47,8% d'europium 151, radioactif
- naturellement présent avec de 2,59% de lutécium 176, radioactif
- naturellement présent avec une majorité (62.6%) de rhénium 187, radioactif
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Monoisotopic element » (voir la liste des auteurs)
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