Isotopes du niobium
Le niobium (Nb) possède 33 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 81 et 113, et 24 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, un seul est stable, 93Nb, et constitue l'intégralité du niobium naturellement présent, faisant du niobium un élément monoisotopique ainsi qu'un élément mononucléidique. Sa masse atomique standard est donc la masse isotopique de 93Nb, soit 92,906 38(2) u.
Parmi les 32 radioisotopes du niobium, le plus stable est 92Nb, un radionucléide non primordial avec une demi-vie de 34,7 millions d'années. Les suivants sont 94Nb (demi-vie de 20 300 années) et 91Nb (680 années). Un isomère nucléaire à 31 keV, 93mNb, possède une demi-vie de 16,13 années. La plupart des autres radioisotopes ont des demi-vies inférieures à deux heures, à l'exception de 95Nb (35 jours), 96Nb (23,4 heures) et 90Nb (14,6 heures).
Les isotopes plus légers que 93Nb se désintègrent principalement par émission de positron (β+), à l'exception de 91Nb qui se désintègre principalement par capture électronique, tous en isotopes du zirconium. Les radioisotopes plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β−, ou pour certains, de façon non négligeable, par désintégration β− et émission de neutron, tous en isotopes du molybdène.
Seuls 95Nb (35 jours) et 97Nb (72 minutes) et d'autres isotopes plus lourds (de demi-vies de l'ordre de a seconde) sont des produits de fission en quantité significative, les autres isotopes étant éclipsés par des isotopes stables ou à très longue durée de vie (93Zr) du zirconium, produits par désintégration β à partir de fragments de fission riches en neutrons. 95Nb est le produit de désintégration de 95Zr (64 jours), et il est donc présent dans le combustible nucléaire usagé plus longtemps que sa courte demi-vie ne pourrait le laisser présager. De très faibles quantités d'autres isotopes peuvent aussi être produites comme produits de fission directs.
Isotopes notables
modifierNiobium 92
modifierLe niobium 92 (92Nb) est l'isotope du niobium dont le noyau est constitué de 41 protons et de 51 neutrons. C'est le plus stable des 32 radioisotopes du niobium, qui se désintègre principalement par émission de positron en zirconium 92 avec une demi-vie de 34,7 Ma. La présence du niobium 92 pendant la formation du Système solaire est attestée par l'observation d'excès de zirconium 92 (radioactivité éteinte). Le niobium 92 est, avec le samarium 146, l'un des isotopes avec la plus longue durée de vie parmi les éléments à ne pas avoir été détecté dans la nature comme nucléide primordial[a] (le plutonium 244, avec une demi-vie de 80 millions d'années, intermédiaire entre celles de 92Nb et de 146Sm, aurait été détecté dans les années 1970 et serait donc primordial, mais sa détection dans le milieu naturel a été remise en question).
Niobium 93
modifierLe niobium 93 (93Nb) est l'isotope du niobium dont le noyau est constitué de 41 protons et de 52 neutrons. C'est le seul isotope stable du niobium, mais il est aussi le nucléide le plus léger théoriquement capable de fission spontanée. Ce type d'événement n'a pour l'instant jamais été observé sur cet isotope, mais cela ferait du niobium théoriquement l'élément le plus léger dépourvu d'isotope stable. Les 40 premiers éléments (jusqu'au zirconium) ont tous un isotope stable, mais qui, en théorie, pourrait subir une désintégration du proton.
Table des isotopes
modifier| Symbole de l'isotope |
Z (p) | N (n) | Masse isotopique (u) | Demi-vie[n 1] | Mode(s) de désintégration[1],[n 2] |
Isotope(s)
fils[n 3] |
Spin
nucléaire |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Énergie d'excitation | |||||||
| 81Nb | 41 | 40 | 80,94903(161)# | <44 ns | β+, p | 80Y | 3/2-# |
| p | 80Zr | ||||||
| β+ | 81Zr | ||||||
| 82Nb | 41 | 41 | 81,94313(32)# | 51(5) ms | β+ | 82Zr | 0+ |
| 83Nb | 41 | 42 | 82,93671(34) | 4,1(3) s | β+ | 83Zr | (5/2+) |
| 84Nb | 41 | 43 | 83,93357(32)# | 9,8(9) s | β+ (>99,9%) | 84Zr | 3+ |
| β+, p (<0,1%) | 83Y | ||||||
| 84mNb | 338(10) keV | 103(19) ns | (5-) | ||||
| 85Nb | 41 | 44 | 84,92791(24) | 20,9(7) s | β+ | 85Zr | (9/2+) |
| 85mNb | 759,0(10) keV | 12(5) s | (1/2-) | ||||
| 86Nb | 41 | 45 | 85,92504(9) | 88(1) s | β+ | 86Zr | (6+) |
| 86mNb | 250(160)# keV | 56(8) s | β+ | 86Zr | (6+)[2] | ||
| 87Nb | 41 | 46 | 86,92036(7) | 3,75(9) min | β+ | 87Zr | (1/2-) |
| 87mNb | 3,84(14) keV | 2,6(1) min | β+ | 87Zr | (9/2+)# | ||
| 88Nb | 41 | 47 | 87,91833(11) | 14,55(6) min | β+ | 88Zr | (8+) |
| 88mNb | 40(140) keV | 7,8(1) min | β+ | 88Zr | (4-) | ||
| 89Nb | 41 | 48 | 88,913418(29) | 2,03(7) h | β+ | 89Zr | (9/2+) |
| 89mNb | 0(30)# keV | 1,10(3) h | β+ | 89Zr | (1/2)- | ||
| 90Nb | 41 | 49 | 89,911265(5) | 14,60(5) h | β+ | 90Zr | 8+ |
| 90m1Nb | 122,370(22) keV | 63(2) µs | 6+ | ||||
| 90m2Nb | 124,67(25) keV | 18,81(6) s | TI | 90Nb | 4- | ||
| 90m3Nb | 171,10(10) keV | <1 µs | 7+ | ||||
| 90m4Nb | 382,01(25) keV | 6,19(8) ms | CC[Quoi ?] | 1+ | |||
| 90m5Nb | 1880,21(20) keV | 472(13) ns | (11-) | ||||
| 91Nb | 41 | 50 | 90,906996(4) | 680(130) a | CE (99,98%) | 91Zr | 9/2+ |
| β+ (0,013%) | 91Zr | ||||||
| 91m1Nb | 104,60(5) keV | 60,86(22) j | TI (93%) | 91Nb | 1/2- | ||
| CE (7%) | 91Zr | ||||||
| β+ (0,0028%) | 91Zr | ||||||
| 91m2Nb | 2034,35(19) keV | 3,76(12) µs | (17/2-) | ||||
| 92Nb | 41 | 51 | 91,907194(3) | 3,47(24)×107 a[n 4] | β+ (99,95%) | 92Zr | (7)+ |
| β− (0,05%) | 92Mo | ||||||
| 92m1Nb | 135,5(4) keV | 10,15(2) j | β+ | 92Zr | (2)+ | ||
| 92m2Nb | 225,7(4) keV | 5,9(2) µs | (2)- | ||||
| 92m3Nb | 2203,3(4) keV | 167(4) ns | (11-) | ||||
| 93Nb | 41 | 52 | 92,9063781(26) | Observé stable[n 5] | 9/2+ | ||
| 93mNb | 30,77(2) keV | 16,13(14) a | TI | 93Nb | 1/2- | ||
| 94Nb | 41 | 53 | 93,9072839(26) | 2,03(16)×104 a | β− | 94Mo | (6)+ |
| 94mNb | 40,902(12) keV | 6,263(4) min | TI (99,5%) | 94Nb | 3+ | ||
| β− (0,5%) | 94Mo | ||||||
| 95Nb | 41 | 54 | 94,9068358(21) | 34,991(6) j | β− | 95Mo | 9/2+ |
| 95mNb | 235,690(20) keV | 3,61(3) j | TI (94,4%) | 95Nb | 1/2- | ||
| β− (5,6%) | 95Mo | ||||||
| 96Nb | 41 | 55 | 95,908101(4) | 23,35(5) h | β− | 96Mo | 6+ |
| 97Nb | 41 | 56 | 96,9080986(27) | 72,1(7) min | β− | 97Mo | 9/2+ |
| 97mNb | 743,35(3) keV | 52,7(18) s | TI | 97Nb | 1/2- | ||
| 98Nb | 41 | 57 | 97,910328(6) | 2,86(6) s | β− | 98Mo | 1+ |
| 98mNb | 84(4) keV | 51,3(4) min | β− (99,9%) | 98Mo | (5+) | ||
| TI (0,1%) | 98Nb | ||||||
| 99Nb | 41 | 58 | 98,911618(14) | 15,0(2) s | β− | 99Mo | 9/2+ |
| 99mNb | 365,29(14) keV | 2,6(2) min | β− (96,2%) | 99Mo | 1/2- | ||
| TI (3,8%) | 99Nb | ||||||
| 100Nb | 41 | 59 | 99,914182(28) | 1,5(2) s | β− | 100Mo | 1+ |
| 100mNb | 470(40) keV | 2,99(11) s | β− | 100Mo | (4+,5+) | ||
| 101Nb | 41 | 60 | 100,915252(20) | 7,1(3) s | β− | 101Mo | (5/2#)+ |
| 102Nb | 41 | 61 | 101,91804(4) | 1,3(2) s | β− | 102Mo | 1+ |
| 102mNb | 130(50) keV | 4,3(4) s | β− | 102Mo | high | ||
| 103Nb | 41 | 62 | 102,91914(7) | 1,5(2) s | β− | 103Mo | (5/2+) |
| 104Nb | 41 | 63 | 103,92246(11) | 4,9(3) s | β− (99,94%) | 104Mo | (1+) |
| β−, n (0,06%) | 103Mo | ||||||
| 104mNb | 220(120) keV | 940(40) ms | β− (99,95%) | 104Mo | high | ||
| β−, n (0,05%) | 103Mo | ||||||
| 105Nb | 41 | 64 | 104,92394(11) | 2,95(6) s | β− (98,3%) | 105Mo | (5/2+)# |
| β−, n (1,7%) | 104Mo | ||||||
| 106Nb | 41 | 65 | 105,92797(21)# | 920(40) ms | β− (95,5%) | 106Mo | 2+# |
| β−, n (4,5%) | 105Mo | ||||||
| 107Nb | 41 | 66 | 106,93031(43)# | 300(9) ms | β− (94%) | 107Mo | 5/2+# |
| β−, n (6%) | 106Mo | ||||||
| 108Nb | 41 | 67 | 107,93484(32)# | 0,193(17) s | β− (93,8%) | 108Mo | (2+) |
| β−, n (6,2%) | 107Mo | ||||||
| 109Nb | 41 | 68 | 108,93763(54)# | 190(30) ms | β− (69%) | 109Mo | 5/2+# |
| β−, n (69%) | 108Mo | ||||||
| 110Nb | 41 | 69 | 109,94244(54)# | 170(20) ms | β− (60%) | 110Mo | 2+# |
| β−, n (40%) | 109Mo | ||||||
| 111Nb | 41 | 70 | 110,94565(54)# | 80# ms [>300 ns] | 5/2+# | ||
| 112Nb | 41 | 71 | 111,95083(75)# | 60# ms [>300 ns] | 2+# | ||
| 113Nb | 41 | 72 | 112,95470(86)# | 30# ms [>300 ns] | 5/2+# | ||
- En gras pour les isotopes avec des demi-vies plus grandes que l'âge de l'univers (presque stables).
- Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI : transition isomérique. - Isotopes stables en gras.
- Radionucléide non-primordial à la plus longue durée de vie.
- Théoriquement capable de fission spontanée, nucléide le plus léger en étant capable.
Remarques
modifier- Les valeurs marquées # ne sont pas purement dérivées des données expérimentales, mais aussi au moins en partie à partir des tendances systématiques. Les spins avec des arguments d'affectation faibles sont entre parenthèses.
- Les incertitudes sont données de façon concise entre parenthèses après la décimale correspondante. Les valeurs d'incertitude dénotent un écart-type, à l'exception de la composition isotopique et de la masse atomique standard de l'IUPAC qui utilisent des incertitudes élargies[3].
Notes et références
modifier- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Isotopes of niobium » (voir la liste des auteurs).
Notes
modifier- Il existe de nombreux radioisotopes à courte durée de vie dans la nature, mais ils sont tous cosmogéniques ou radiogéniques.
Références
modifier- (en) Universal Nuclide Chart.
- (en) Anu Kankainen, Studies on Exotic Nuclei of Astrophysical
Interest Near the N=Z Line (PhD Dissertation), Université de Jyväskylä (no 9/2006), , 115 p. (lire en ligne
[PDF]), p. 88.
- (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le )
Sources
modifier- Masse des isotopes depuis :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, vol. 729, , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du ])
- Compositions isotopiques et masses atomiques standards :
- (en) J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman et P. D. P. Taylor, « Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) », Pure Appl. Chem., vol. 75, no 6, , p. 683–800 (DOI 10.1351/pac200375060683, lire en ligne)
- (en) M. E. Wieser, « Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) », Pure Appl. Chem., vol. 78, no 11, , p. 2051–2066 (DOI 10.1351/pac200678112051, lire en ligne), résumé
- Demi-vies, spins et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, vol. 729, , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du ])
- (en) National Nuclear Data Center, « NuDat 2.1 database », Laboratoire national de Brookhaven (consulté en )
- (en) N. E. Holden, CRC Handbook of Chemistry and Physics, D. R. Lide, CRC Press, , 85e éd., 2712 p. (ISBN 978-0-8493-0485-9, lire en ligne), « Table of the Isotopes », Section 11
| 1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
