Le rubidium (Rb, numéro atomique 37) possède 32 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 71 et 102, et 12 isomères nucléaires. Seuls deux de ces isotopes sont présents dans la nature, 85Rb (72,2 %), seul isotope stable du rubidium (faisant de lui un élément monoisotopique) et le 87Rb (27,8 %) radioactif. Les mélanges de rubidium naturels sont donc radioactifs et 30 à 60 jours suffisent à leur faire voiler une pellicule photographique. On attribue au rubidium une masse atomique standard de 85,4678(3) u.
De tous les radioisotopes du rubidium, 87Rb a la plus longue demi-vie (4,92×1010 années), suivi par 83Rb (86,2 jours), 84Rb (33,1 jours) et 86Rb (18,642 jours). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à un jour. Les isotopes plus légers que l'isotope stable se désintègrent principalement par émission de positron (β+) en isotopes du krypton, les plus lourds par désintégration β− en isotopes du strontium.
Isotopes notables
Rubidium naturel Le rubidium naturel est composé de l'isotope stable 85Rb et du radioisotope primordial 87Rb. Celui-ci possède une demi-vie de , donc une activité massique de 3090 Bq/g. Vu leurs abondances respectives, le rubidium naturel a donc une activité massique de 875 Bq/g. IsotopeAbondance (pourcentage molaire)85Rb72,17 (2) %87Rb27,83 (2) %
Rubidium 82
Le rubidium 82 (Rb) est l'isotope du rubidium dont le noyau est constitué de 37 protons et de 45 neutrons. Il possède une demi-vie de et se désintègre par émission de positrons en Kr (stable). Il est utilisé en tomographie par émission de positron (PET/TEP) pour évaluer les perfusions myocardiques. Il n'existe pas à l'état naturel mais peut être produit par désintégration du Sr.
Rubidium 87 Le rubidium 87 (87Rb) est l'isotope du rubidium dont le noyau est constitué de 37 protons et de 50 neutrons. Il possède une masse atomique de 86,9091835 u, et une énergie de liaison de . Son abondance naturelle est de 27,835 %. Il se désintègre par émission β− en strontium 87 (stable) avec une demi-vie de .
Il se substitue facilement au potassium dans les minéraux et il est donc assez répandu. 87Rb a été largement utilisé en datation des roches ; durant la cristallisation fractionnée, Sr tend à se concentrer dans la plagioclase, laissant Rb dans la phase liquide. Ainsi, le ratio Rb/Sr dans le magma résiduel peut augmenter au cours du temps, résultant en des roches avec des ratios Rb/Sr croissants avec une différenciation croissante. Les plus hauts ratios (10 ou plus) sont dans les pegmatites. Si la quantité initiale de Sr est connue ou peut être extrapolée, l'âge de la roche peut être déterminé en mesurant les concentrations en Rb et Sr et le ratio 87Sr/86Sr. Ce calcul de l'âge de la roche n'est juste que si la roche n'a pas été altérée au cours du temps.
Le rubidium 87 fut le premier et l'atome le plus utilisé pour fabriquer des condensats de Bose-Einstein des gaz atomiques dilués. Même si le rubidium 85 est plus abondant, le rubidium 87 a une longueur de diffusion positive, ce qui signifie que ses atomes sont mutuellement répulsifs, à basses températures. Ceci permet d'empêcher l'effondrement de tous les condensats à l'exception des plus petits. Il est aussi facile à refroidir par évaporation, avec une diffusion mutuelle forte consistante.
Table des isotopes
Symbolede l'isotope Z (p) N (n) masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) dedésintégration Universal Nuclide ChartAbréviations :CE : capture électronique ;TI: transition isomérique. Isotope(s) filsIsotopes stables en gras. Spin nucléaire Énergie d'excitation 71Rb 37 34 70,96532(54)# p 70Kr 5/2-# 72Rb 37 35 71,95908(54)# < 1,5 µs p 71Kr 3+# 72mRb 100(100)# keV 1# µs p 71Kr 1-# 73Rb 37 36 72,95056(16)# < 30 ns p 72Kr 3/2-# 74Rb 37 37 73,944265(4) 64,76(3) ms β+ 74Kr (0+) 75Rb 37 38 74,938570(8) 19,0(12) s β+ 75Kr (3/2-)76Rb 37 3975,9350722(20)36,5(6) s β+ 76Kr1(-) β+, α (3,8×10−7 %) 72Se 76mRb 316,93(8) keV 3,050(7) µs (4+) 77Rb 37 40 76,930408(8) 3,77(4) min β+ 77Kr 3/2- 78Rb 37 41 77,928141(8) 17,66(8) min β+ 78Kr 0(+) 78mRb 111,20(10) keV5,74(5) min β+ (90 %) 78Kr4(-) TI (10 %) 78Rb 79Rb 37 42 78,923989(6) 22,9(5) min β+ 79Kr 5/2+ 80Rb 37 43 79,922519(7) 33,4(7) s β+ 80Kr 1+ 80mRb 494,4(5) keV 1,6(2) µs 6+ 81Rb 37 44 80,918996(6) 4,570(4) h β+ 81Kr 3/2- 81mRb 86,31(7) keV30,5(3) min TI (97,6 %) 81Rb9/2+ β+ (2,4 %) 81Kr 82Rb 37 45 81,9182086(30) 1,273(2) min β+ 82Kr 1+ 82mRb 69,0(15) keV6,472(5) h β+ (99,67 %) 82Kr5- TI (0,33 %) 82Rb 83Rb 37 46 82,915110(6) 86,2(1) j CE 83Kr 5/2- 83mRb 42,11(4) keV 7,8(7) ms TI 83Rb 9/2+84Rb 37 4783,914385(3)33,1(1) j β+ (96,2 %) 84Kr2- β− (3,8 %) 84Sr 84mRb 463,62(9) keV20,26(4) min TI (> 99,9 %) 84Rb6- β+ (< 0,1 %) 84Kr 85RbProduit de fission. 37 48 84,911789738(12)Stable 5/2-86Rb 37 4985,91116742(21)18,642(18) j β− (99,9948 %) 86Sr2- CE (0,0052 %) 86Kr 86mRb 556,05(18) keV 1,017(3) min TI 86Rb 6- 87Rbradionucléide primordial.Utilisé en datation rubidium/strontium. 37 50 86,909180527(13) 4,923(22)×1010 a β− 87Sr 3/2- 88Rb 37 51 87,91131559(17) 17,773(11) min β− 88Sr 2- 89Rb 37 52 88,912278(6) 15,15(12) min β− 89Sr 3/2- 90Rb 37 53 89,914802(7) 158(5) s β− 90Sr 0- 90mRb 106,90(3) keV258(4) s β− (97,4 %) 90Sr3- TI (2,6 %) 90 Rb 91Rb 37 54 90,916537(9) 58,4(4) s β− 91Sr 3/2(-)92Rb 37 5591,919729(7)4,492(20) s β− (99,98 %) 92Sr0- β−, n (0,0107 %) 91Sr93Rb 37 5692,922042(8)5,84(2) s β− (98,65 %) 93Sr5/2- β−, n (1,35 %) 92Sr 93mRb 253,38(3) keV 57(15) µs (3/2-,5/2-)94Rb 37 5793,926405(9)2,702(5) s β− (89,99 %) 94Sr3(-) β−, n (10,01 %) 93Sr95Rb 37 5894,929303(23)377,5(8) ms β− (91,27 %) 95Sr5/2- β−, n (8,73 %) 94Sr96Rb 37 5995,93427(3)202,8(33) ms β− (86,6 %) 96Sr2+ β−, n (13,4 %) 95Sr 96mRb 0(200)# keV200# ms [>1 ms] β− 96Sr1(-#) TI 96Rb β−, n 95Sr97Rb 37 6096,93735(3)169,9(7) ms β− (74,3 %) 97Sr3/2+ β−, n (25,7 %) 96Sr98Rb 37 6197,94179(5)114(5) ms β−(86,14 %) 98Sr (0,1)(-#) β−, n (13,8 %) 97Sr β−, 2n (0,051 %) 96Sr 98mRb 290(130) keV 96(3) ms β− 97Sr (3,4)(+#)99Rb 37 6298,94538(13)50,3(7) ms β− (84,1 %) 99Sr(5/2+) β−, n (15,9 %) 98Sr100Rb 37 6399,94987(32)#51(8) ms β− (94,25 %) 100Sr(3+) β−, n (5,6 %) 99Sr β−, 2n (0,15 %) 98Sr101Rb 37 64100,95320(18)32(5) ms β− (69 %) 101Sr(3/2+)# β−, n (31 %) 100Sr102Rb 37 65101,95887(54)#37(5) ms β− (82 %) 102Sr β−, n (18 %) 101Sr
Remarques Il existe des échantillons géologiques exceptionnels dont la composition isotopique est en dehors de l'échelle donnée. L'incertitude sur la masse atomique de tels spécimens peut excéder les valeurs données. 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.
Notes et références
Masse des isotopes depuis :
Compositions isotopiques et masses atomiques standards :
Demi-vie, spin et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
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