Isotopes de l'osmium
L'osmium (Os, numéro atomique 76) possède 37 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 161 et 197, ainsi que 9 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, six sont stables, 184Os, 187Os, 188Os, 189Os, 190Os, et 192Os et coexistent dans la nature avec un radioisotope primordial, 186Os (demi-vie de 2×1015 ans), 192Os étant le plus abondant (40 % de l'osmium naturel). On attribue à l'osmium une masse atomique standard de 190,23(3) u.
Comme tous les éléments plus lourds que le zirconium, l'osmium est théoriquement instable, et on soupçonne tous ses isotopes « stables » d'être en fait faiblement radioactifs, se désintégrant très lentement par émission α en isotopes du tungstène correspondants (ou pour le plus lourd et le plus léger par double désintégration bêta), mais cette radioactivité n'a pour l'instant jamais été observée.
Parmi les 30 radioisotopes artificiels caractérisés[1], le plus stable est 194Os avec une période radioactive de 6 ans, tous les autres ont des demi-vies inférieures à 94 jours. Parmi les 9 isomères nucléaires, le plus stable est 191mOs avec une demi-vie de 13,10 h.
Les radioisotopes les plus légers se désintègrent principalement par émission α en isotopes du tungstène, mais à mesure que leur masse atomique augmente, l'émission de positron (β+) en isotopes du rhénium devient leur mécanisme de désintégration principal. Ainsi, tous les radioisotopes de nombre de masse supérieur ou égal à 175 (mais plus légers que les isotopes stables) se désintègrent quasi exclusivement par émission de positron, à l'exception de 182Os et 185Os qui se désintègrent par capture électronique. Les radioisotopes les plus lourds se désintègrent eux tous par désintégration β− en isotopes de l'iridium.
Isotopes notables
[modifier | modifier le code]Osmium naturel
[modifier | modifier le code]L'osmium naturel est constitué des six isotopes stables 184Os, 187Os, 188Os, 189Os, 190Os, et 192Os et du radioisotope primordial quasi stable 186Os (demi-vie de 2×1015 ans).
| Isotope | Abondance
(pourcentage molaire) |
|---|---|
| 184Os | 0,02 (1) % |
| 186Os | 1,59 (3) % |
| 187Os | 1,96 (2) % |
| 188Os | 13,24 (8) % |
| 189Os | 16,15 (5) % |
| 190Os | 26,26 (2) % |
| 192Os | 40,78 (19) % |
Osmium 187
[modifier | modifier le code]L'osmium 187 (187Os) est l'isotope de l'osmium dont le noyau est constitué de 76 protons et de 111 neutrons. C'est l'un des six isotopes stables de l'osmium, même si on le soupçonne de se désintégrer lentement par émission α en 183W. Il est plutôt rare parmi les isotopes naturels de l'osmium, constituant moins de 2 % de l'osmium naturel. 187Os est aussi l'isotope-fils de 187Re (demi-vie 4,16×1010 ans).
On le quantifie souvent en termes de ratio 187Os/188Os, qui, avec le ratio 187Re/188Os, est largement utilisé dans la datation de roches, aussi bien météoritiques que terrestres. Il a également été utilisé pour mesurer l'intensité de la météorisation des continents sur des temps géologiques, et pour déterminer des âges minimums pour la stabilisation des fondations des cratons continentaux au niveau du manteau terrestre. Toutefois, l'utilisation la plus notable de l'osmium en datation est en conjonction avec l'iridium, pour analyser la couche de quartz le long de la limite Crétacé-Tertiaire marquant l'extinction des dinosaures il y a 66 million d'années.
Tableau des isotopes
[modifier | modifier le code]| Symbole de l'isotope |
Z (p) | N (n) | Masse isotopique (u) | Demi-vie[n 1] | Mode(s) de désintégration[2],[n 2] |
Isotope(s)-fils[n 3] | Spin
nucléaire |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Énergie d'excitation | |||||||
| 161Os | 76 | 85 | 0,64(6) ms | α | 157W | ||
| 162Os | 76 | 86 | 161,98443(54)# | 1,87(18) ms | α | 158W | 0+ |
| 163Os | 76 | 87 | 162,98269(43)# | 5,5(6) ms | α | 159W | 7/2−# |
| β+, p (rare) | 162W | ||||||
| β+ (rare) | 163Re | ||||||
| 164Os | 76 | 88 | 163,97804(22) | 21(1) ms | α (98%) | 160W | 0+ |
| β+ (2%) | 164Re | ||||||
| 165Os | 76 | 89 | 164,97676(22)# | 71(3) ms | α (60%) | 161W | (7/2−) |
| β+ (40%) | 165Re | ||||||
| 166Os | 76 | 90 | 165,972691(20) | 216(9) ms | α (72%) | 162W | 0+ |
| β+ (28%) | 166Re | ||||||
| 167Os | 76 | 91 | 166,97155(8) | 810(60) ms | α (67%) | 163W | 3/2−# |
| β+ (33%) | 167Re | ||||||
| 168Os | 76 | 92 | 167,967804(13) | 2,06(6) s | β+ (51%) | 168Re | 0+ |
| α (49%) | 164W | ||||||
| 169Os | 76 | 93 | 168,967019(27) | 3,40(9) s | β+ (89%) | 169Re | 3/2−# |
| α (11%) | 165W | ||||||
| 170Os | 76 | 94 | 169,963577(12) | 7,46(23) s | β+ (91,4%) | 170Re | 0+ |
| α (8,6%) | 176W | ||||||
| 171Os | 76 | 95 | 170,963185(20) | 8,3(2) s | β+ (98,3%) | 171Re | (5/2−) |
| α (1,7%) | 167W | ||||||
| 172Os | 76 | 96 | 171,960023(16) | 19,2(5) s | β+ (98,9%) | 172Re | 0+ |
| α (1,1%) | 168W | ||||||
| 173Os | 76 | 97 | 172,959808(16) | 22,4(9) s | β+ (99,6%) | 173Re | (5/2−) |
| α (0,4%) | 169W | ||||||
| 174Os | 76 | 98 | 173,957062(12) | 44(4) s | β+ (99,97%) | 174Re | 0+ |
| α (0,024%) | 170W | ||||||
| 175Os | 76 | 99 | 174,956946(15) | 1,4(1) min | β+ | 175Re | (5/2−) |
| 176Os | 76 | 100 | 175,95481(3) | 3,6(5) min | β+ | 176Re | 0+ |
| 177Os | 76 | 101 | 176,954965(17) | 3,0(2) min | β+ | 177Re | 1/2− |
| 178Os | 76 | 102 | 177,953251(18) | 5,0(4) min | β+ | 178Re | 0+ |
| 179Os | 76 | 103 | 178,953816(19) | 6,5(3) min | β+ | 179Re | (1/2−) |
| 180Os | 76 | 104 | 179,952379(22) | 21,5(4) min | β+ | 180Re | 0+ |
| 181Os | 76 | 105 | 180,95324(3) | 105(3) min | β+ | 181Re | 1/2− |
| 181m1Os | 48,9(2) keV | 2,7(1) min | β+ | 181Re | (7/2)− | ||
| 181m2Os | 156,5(7) keV | 316(18) ns | (9/2)+ | ||||
| 182Os | 76 | 106 | 181,952110(23) | 22,10(25) h | CE | 182Re | 0+ |
| 183Os | 76 | 107 | 182,95313(5) | 13,0(5) h | β+ | 183Re | 9/2+ |
| 183mOs | 170,71(5) keV | 9,9(3) h | β+ (85%) | 183Re | 1/2− | ||
| TI (15%) | 183Os | ||||||
| 184Os | 76 | 108 | 183,9524891(14) | Observé stable[n 4] | 0+ | ||
| 185Os | 76 | 109 | 184,9540423(14) | 93,6(5) j | CE | 185Re | 1/2− |
| 185m1Os | 102,3(7) keV | 3,0(4) µs | (7/2−)# | ||||
| 185m2Os | 275,7(8) keV | 0,78(5) µs | (11/2+) | ||||
| 186Os[n 5] | 76 | 110 | 185,9538382(15) | 2,0(11)×1015 a | α | 182W | 0+ |
| 187Os[n 6] | 76 | 111 | 186,9557505(15) | Observé stable[n 7] | 1/2− | ||
| 188Os[n 6] | 76 | 112 | 187,9558382(15) | Observé stable[n 8] | 0+ | ||
| 189Os | 76 | 113 | 188,9581475(16) | Observé stable[n 9] | 3/2− | ||
| 189mOs | 30,812(15) keV | 5,81(6) h | TI | 189Os | 9/2− | ||
| 190Os | 76 | 114 | 189,9584470(16) | Observé stable[n 10] | 0+ | ||
| 190mOs | 1705,4(2) keV | 9,9(1) min | TI | 190Os | (10)− | ||
| 191Os | 76 | 115 | 190,9609297(16) | 15,4(1) j | β− | 191Ir | 9/2− |
| 191mOs | 74,382(3) keV | 13,10(5) h | TI | 191Os | 3/2− | ||
| 192Os | 76 | 116 | 191,9614807(27) | Observé stable[n 11] | 0+ | ||
| 192mOs | 2015,40(11) keV | 5,9(1) s | TI (87%) | 192Os | (10−) | ||
| β− (13%) | 192Ir | ||||||
| 193Os | 76 | 117 | 192,9641516(27) | 30,11(1) h | β− | 193Ir | 3/2− |
| 194Os | 76 | 118 | 193,9651821(28) | 6,0(2) a | β− | 194Ir | 0+ |
| 195Os | 76 | 119 | 194,96813(54) | 6,5 min | β− | 195Ir | 3/2−# |
| 196Os | 76 | 120 | 195,96964(4) | 34,9(2) min | β− | 196Ir | 0+ |
| 197Os | 76 | 121 | 2,8(6) min | ||||
- 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.
- Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 180W ou β+β+ en 184W, avec une demi-vie supérieure à 56×1012 années.
- Radionucléide primordial.
- Utilisé dans la datation par le rhénium-osmium.
- Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 183W.
- Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 184W.
- Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 185W.
- Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 186W.
- Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 188W ou β−β− en 192Pt avec une demi-vie supérieure à 9,8×1012 années.
Notes
[modifier | modifier le code]- L'évaluation de la composition isotopique est valable pour la plupart des échantillons commerciaux, mais pas tous.
- La précision des abondances isotopes et de la masse atomique est limitée par les variations. Les plages données devraient être applicables à la plupart des matériaux terrestres normaux.
- Des échantillons géologiques exceptionnels sont connus pour lesquels la composition isotopique se trouve en dehors de la plage donnée. L'incertitude sur la masse atomique peut excéder la valeur donnée pour de tels spécimens.
- Les valeurs notées # ne viennent pas uniquement de données expérimentales, mais sont au moins partiellement extrapolées à partir de tendances observées. Les spins dont la détermination est fragile sont entre parenthèses.
- Les incertitudes sont données en forme courte entre parenthèses après les derniers chiffres significatifs correspondant. Les valeurs d'incertitude sont données pour un écart-type, sauf pour la composition isotopique et la masse atomique standard venant de l'IUPAC, qui utilise les incertitudes étendues.
Notes et références
[modifier | modifier le code]- Juan Flegenheimer, « The mystery of the disappearing isotope », Revista Virtual de Química, vol. 6, no 4, , p. 1139–1142 (lire en ligne [PDF])
- (en) Universal Nuclide Chart
- Masses isotopiques issues de :
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics 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 issues de :
- 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 and Applied Chemistry, vol. 75, no 6, , p. 683–800 (DOI 10.1351/pac200375060683, lire en ligne)
- M. E. Wieser, « Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) », Pure and Applied Chemistry, vol. 78, no 11, , p. 2051–2066 (DOI 10.1351/pac200678112051, résumé, lire en ligne)
- Demi-vies, spin, et données sur les isomères issues de :
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, vol. 729, , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du ])
- National Nuclear Data Center, « NuDat 2.1 database », Brookhaven National Laboratory (consulté en )
- (en) N. E. Holden et D. R. Lide (dir.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, , 85e éd., 2712 p. (ISBN 978-0-8493-0485-9, lire en ligne), « Table of the Isotopes », Section 11
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Isotopes of osmium » (voir la liste des auteurs).
Voir aussi
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| 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 |
