Un élément monoisotopique est un élément ne possédant qu'un seul isotope stable. À l'heure actuelle, on dénombre 26 éléments monoisotopiques.
Caractérisation
Les éléments monoisotopiques sont caractérisés, à une exception, par un nombre de protons (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 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 ce qui indique une inhabituelle stabilité pour un isotope léger aussi déséquilibré).
Différence avec les éléments mononucléidiques L'ensemble des éléments monoisotopiques recouvre partiellement celui des 22 éléments mononucléidiques, caractérisés par le fait d'avoir un seul isotope présent dans la natureN. E. Holden, "Standard Atomic Weight Values for the Mononuclidic Elements - 2001," BNL-NCS-68362, Brookhaven National Laboratory (2001), mais il n'y est pas égal ou ne l'inclut pas. La raison est que si ces éléments ne possèdent qu'un seul isotope stable, ils peuvent posséder des radioisotopes primordiaux à durée de vie longue, et coexistent donc avec ces derniers dans la nature, formant parfois avec eux des mélanges, ce qui les empêche d'être mononucléidiques. 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, voire 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).
Il faut ajouter à cela le cas de deux autres éléments : le bismuthJusqu'en 2003, 209Bi était classé comme mononucléidique, jusqu'à ce qu'on découvre alors qu'il a une demi-vie de 1,9×1019 ans - soit plus d'un milliard de fois l'âge de l'univers. et le thorium, éléments mononucléidiques primordiaux mais non monoisotopiques car, leur seul isotope présent dans la nature étant un radioisotope, ils ne possèdent donc pas d'isotope stable.
Liste d'éléments monoisotopiques, par numéro atomique et masse
Les éléments non mononucléidiques sont marqués d'un astérisque, et leur radioisotope 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*naturellement présent avec 0,25 % de vanadium 50, radioactif Manganèse 55 Cobalt 59 Arsenic 75 Rubidium 85*naturellement présent avec 27,835 % de rubidium 87, radioactif Yttrium 89 Niobium 93 Rhodium 103 Indium 113*naturellement présent avec une majorité (95,7 %) d'indium 115, radioactif Iode 127 Césium 133 Lanthane 139*naturellement présent avec 0,09 % de lanthane 138, radioactif Praséodyme 141 Europium 153*naturellement présent avec de 47,8 % d'europium 151, radioactif Terbium 159 Holmium 165 Thulium 169 Lutécium 175*naturellement présent avec de 2,59 % de lutécium 176, radioactif Rhénium 185*naturellement présent avec une majorité (62,6 %) de rhénium 187, radioactif Or 197
Table des éléments monoisotopiques
Repère Élément Nucléide Z (p) N (n) Masse isotopique (u) 1 béryllium 9Be45 (3) 2 fluor 19F910 (5) 3 sodium 23Na1112 (2) 4 aluminium 27Al1314 26,981 538(2) 5 phosphore 31P1516 (2) 6 scandium 45Sc2124 (8) 7 vanadium 51V2328 (11) 8 manganèse 55Mn2530 (9) 9 cobalt 59Co2732 58,933 200(9) 10 arsenic 75As3342 (2) 11 rubidium 85Rb3748 (12) 12 yttrium 89Y3950 (2) 13 niobium 93Nb4152 (2) 14 rhodium 103Rh4558 (2) 15 indium 113In4964 (3) 16 iode 127I5374 126.904 47(3) 17 césium 133Cs5578 (2) 18 lanthane139La5782 19 praséodyme 141Pr5982 (2) 20 europium 153Eu6390 (26) 21 terbium 159Tb6594 158,925 34(2) 22 holmium 165Ho6798 (2) 23 thulium 169Tm69100 168,934 21(2) 24 lutécium 175Lu71104 25 rhénium 185Re75110 (13) 26 or 197Au79118 (2)
Notes et références
Catégorie:Isotope Catégorie:Métrologie