Le hafnium (Hf, numéro atomique 72) possède 36 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 153 et 188, ainsi que 27 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, cinq sont stables, 176Hf, 177Hf, 178Hf, 179Hf et 180Hf ; ils constituent avec 174Hf, un radioisotope quasi stable, la totalité du hafnium naturel, dans des proportions variant de 0,16 (174Hf) à 35% (180Hf). On attribue au hafnium une masse atomique standard de .

Parmi les radioisotopes artificiels caractérisés, les plus stables sont 182Hf (demi-vie de ), 172Hf (), 175Hf () et 181Hf (). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à un jour, et la plupart inférieure à une heure.

Parmi les nombreux isomères nucléaires, les plus stables sont 178m2Hf (t1/2 de ) et 179m2Hf (t1/2 de ).

Les radioisotopes les plus légers (A ≤ 162) se désintègrent soit par émission de positron (β+) en isotopes du lutécium soit par émission α en isotopes de l'ytterbium, dans des proportions très variables selon les isotopes. Les radioisotopes plus lourds, mais plus légers que les isotopes stables (163 ≤A ≤ 174) se désintègrent eux par émission de positron (β+) en isotopes du lutécium, à l'exception de 170Hf et 182Hf qui se désintègrent par capture électronique (également en isotopes du lutécium), ainsi que de 174Hf qui se désintègre par émission α. Les radioisotopes plus lourds que les isotopes stables se désintègrent tous par désintégration β− en isotopes du tantale.

Isotopes remarquables

Hafnium naturel

Les cinq isotopes stables, 176Hf, 177Hf, 178Hf, 179Hf et 180Hf, représentent la quasi-totalité du hafnium naturel. 174Hf est le seul radioisotope primordial (demi-vie de — plus de fois l'âge de l'univers) présent dans la nature.

IsotopeAbondance (pourcentage molaire)Gamme de variation naturelle174Hf0,16 (1) %0,1619 - 0,1621 %176Hf5,26 (7) %5,206 - 5,271 %177Hf18,60 (9) %18,593 - 18,606 %178Hf27,28 (7) %27,278 - 27,297 %179Hf13,62 (2) %13,619 - 13,630 %180Hf35,08 (16) %35,076 - 35,100 %

Hafnium 182 Avec une demi-vie de , le hafnium 182 fait partie du petit groupe des radioactivités éteintes. Sa désintégration est mise à profit pour dater certains événements du Système solaire primitif (datation hafnium-tungstène).

Table des isotopes Symbolede l'isotope Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vieEn gras pour les isotopes avec des demi-vies plus grandes que l'âge de l'univers (presque stables). Mode(s) dedésintégration Universal Nuclide ChartAbréviations :CE : capture électronique ;TI : transition isomérique. Isotope(s)-filsIsotopes stables en gras. Spin nucléaire Énergie d'excitation Hf 72 81 152,97069(54)# 400# ms [>200 ns] 1/2+# 153mHf 750(100)# keV 500# ms 11/2-#Hf 72 82153,96486(54)#2(1) s β+ Lu0+ α (rare) YbHf 72 83154,96339(43)#890(120) ms β+ Lu7/2-# α (rare) YbHf 72 84155,95936(22)23(1) ms α (97%) Yb0+ β+ (3%) Lu 156mHf 1959,0(10) keV 480(40) µs 8+Hf 72 85156,95840(21)#115(1) ms α (86%) Yb7/2- β+ (14%) LuHf 72 86157,954799(19)2,84(7) s β+ (55%) Lu0+ α (45%) YbHf 72 87158,953995(18)5,20(10) s β+ (59%) Lu7/2-# α (41%) YbHf 72 88159,950684(12)13,6(2) s β+ (99,3%) Lu0+ α (0,7%) YbHf 72 89160,950275(24)18,2(5) s β+ (99,7%) Lu3/2-# α (0,3%) YbHf 72 90161,94721(1)39,4(9) s β+ (99,99%) Lu0+ α (0,008%) YbHf 72 91162,94709(3)40,0(6) s β+ Lu3/2-# α (10−4 %) Yb Hf 72 92 163,944367(22) 111(8) s β+ Lu 0+ Hf 72 93 164,94457(3) 76(4) s β+ Lu (5/2-) Hf 72 94 165,94218(3) 6,77(30) min β+ Lu 0+ Hf 72 95 166,94260(3) 2,05(5) min β+ Lu (5/2)- Hf 72 96 167,94057(3) 25,95(20) min β+ Lu 0+ Hf 72 97 168,94126(3) 3,24(4) min β+ Lu (5/2)- Hf 72 98 169,93961(3) 16,01(13) h CE Lu 0+ Hf 72 99 170,94049(3) 12,1(4) h β+ Lu 7/2(+) 171mHf 21,93(9) keV 29,5(9) s TI Hf 1/2(-) Hf 72 100 171,939448(26) 1,87(3) a CE Lu 0+ 172mHf 2005,58(11) keV 163(3) ns (8-) Hf 72 101 172,94051(3) 23,6(1) h β+ Lu 1/2- HfRadionucléide primordial. 72 102 173,940046(3) 2,0(4)×10 a α Yb 0+ 174m1Hf 138(4) ns (6+) 174m2Hf 1797,5(20) keV 2,39(4) µs (8-) 174m3Hf 2,39(4) µs (8-) 174m4Hf 3,7(2) µs (14+) Hf 72 103 174,941509(3) 70(2) j β+ Lu 5/2- HfUtilisé en datation radiométrique par le lutécium-hafnium. 72 104 175,9414086(24)Observé stableSoupçonné de se désintégrer par émission α en 172Yb. 0+ Hf 72 105 176,9432207(23)Observé stableSoupçonné de se désintégrer par émission α en 173Yb. 7/2- 177m1Hf 1315,4504(8) keV 1,09(5) s 23/2+ 177m2Hf 1342,38(20) keV 55,9(12) µs (19/2-) 177m3Hf 2740,02(15) keV 51,4(5) min 37/2- Hf 72 106 177,9436988(23)Observé stableSoupçonné de se désintégrer par émission α en 174Yb. 0+ 178m1Hf 1147,423(5) keV 4,0(2) s 8- 178m2Hf 2445,69(11) keV 31(1) a 16+ 178m3Hf 2573,5(5) keV 68(2) µs (14-) Hf 72 107 178,9458161(23)Observé stableSoupçonné de se désintégrer par émission α en 175Yb. 9/2+ 179m1Hf 375,0367(25) keV 18,67(4) s 1/2- 179m2Hf 1105,84(19) keV 25,05(25) j 25/2- Hf 72 108 179,9465500(23)Observé stableSoupçonné de se désintégrer par émission α en 176Yb. 0+ 180m1Hf 1141,48(4) keV 5,47(4) h 8- 180m2Hf 1374,15(4) keV 0,57(2) µs (4-) 180m3Hf 2425,8(10) keV 15(5) µs (10+) 180m4Hf 2486,3(9) keV 10(1) µs 12+ 180m5Hf 2538,3(12) keV >10 µs (14+) 180m6Hf 3599,3(18) keV 90(10) µs (18-) Hf 72 109 180,9491012(23) 42,39(6) j β− Ta 1/2- 181m1Hf 595(3) keV 80(5) µs (9/2+) 181m2Hf 1040(10) keV ~100 µs (17/2+) 181m3Hf 1738(10) keV 1,5(5) ms (27/2-) HfSoupçonné d'être naturellement présent comme produits de désintégration α de 186W (pour l'instant classifié comme stable). 72 110 181,950554(7) 8,90(9)×10 a β− Ta 0+ 182mHf 1172,88(18) keV61,5(15) min β− (58%) Ta8- TI (42%) Hf Hf 72 111 182,95353(3) 1,067(17) h β− Ta (3/2-) Hf 72 112 183,95545(4) 4,12(5) h β− Ta 0+ 184mHf 1272,4(4) keV 48(10) s β− Ta 8- Hf 72 113 184,95882(21)# 3,5(6) min β− Ta 3/2-# Hf 72 114 185,96089(32)# 2,6(12) min β− Ta 0+ Hf 72 115 186,96459(43)# 30# s [>300 ns] Hf 72 116 187,96685(54)# 20# s [>300 ns] 0+

Remarques

L'évaluation de la composition isotopique est valable pour la plupart des échantillons commerciaux, mais pas pour tous. 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.

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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