Isotopes de l'argon

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L'argon (Ar) possède 24 isotopes connus, allant de 30Ar à 53Ar ainsi qu'un isomère nucléaire (32mAr). Trois de ces isotopes sont stables, 36Ar, 38Ar et 40Ar, le plus abondant sur Terre étant 40Ar qui représente 99,6 % de l'argon naturel, mais dans l'univers 36Ar est le plus abondant. La masse atomique standard de l'argon est de 39,948(1) u.

Le radioisotope de l'argon à la plus longue durée de vie est 39Ar avec une demi-vie de 269 ans, suivi de 42Ar avec une demi-vie de 32,9 ans et de 37Ar avec une demi-vie de 35 jours. Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à deux heures, et la plupart d'entre eux inférieure à une minute. Le radioisotope le moins stable est 30Ar avec une demi-vie inférieure à 20 nanosecondes.

Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par désintégration β+ en isotopes du chlore ou en isotopes du soufre, les plus lourds par désintégration β- en isotopes du potassium.

Argon 37[modifier | modifier le code]

L'argon 37 (37Ar) a un noyau constitué de 18 protons et de 19 neutrons. C'est un radioisotope synthétique formé par la spallation neutronique de 40Ca résultant d'explosions nucléaires souterraines. Il a une demi-vie de 35,04 jours[1].

Argon 39[modifier | modifier le code]

L'argon 39 (39Ar) a un noyau constitué de 18 protons et de 21 neutrons. Dans l'atmosphère terrestre, ce radioisotope (demi-vie de 269 ans) est produit par l'activité des rayons cosmiques principalement sur l'40Ar. En sous-sol, il est aussi produit à partir de 39K par capture neutronique. Le taux d'39Ar dans l'argon naturel a été mesuré à (8,0±0,6)×10−16 g/g, ou (1,01±0,08) Bq/kg de 36, 38, 40Ar[2] The content of 42Ar (half-life 33 years) in the Earth's atmosphere is lower than 6×10−21 parts per part of 36, 38, 40Ar[3].

Argon 40[modifier | modifier le code]

L'argon 40 a un noyau constitué de 18 protons et de 22 neutrons. Il est l'isotope de l'argon le plus important sur Terre, représentant 99,6 % de l'argon naturel. Cela est dû au fait que l'essentiel de cet isotope est radiogénique : les atomes d'40Ar sont des produits de désintégration du 40K, un radioisotope naturel avec demi-vie de 1,248 milliard d'années, qui se dégrade en 40Ar stable (10,72 %) par capture électronique ou par émission de positron, ainsi qu'en 40Ca (89,28 %) par désintégration β. Cette propriétés et les ratios en 40Ar sont utilisés pour déterminer l'âge des roches par datation au potassium-argon[1].

Bien que 40Ar soit piégé dans de nombreuses roches, il peut être libéré par fusion, broyage ou diffusion. La quasi-totalité de l'argon dans l'atmosphère est le produit de la désintégration du potassium 40. En revanche, s'il représente 99,- % de l'argon terrestre, dans le Soleil ou vraisemblablement dans les nuages ​​de formation stellaire primordiaux, l'argon 40 représente moins de 15 % de l'argon naturel, l'essentiel (85 %) étant de l'36Ar.

Argon 41[modifier | modifier le code]

De l'argon 41 (période = 109,61 min) est produit par capture neutronique de l'argon 40 (qui présente une section efficace de capture des neutrons thermiques de 0,65 barn) présent dans l'atmosphère des enceintes de confinement des réacteurs nucléaires au voisinage de la cuve conduisant -entre autres raisons- à renouveler ladite atmosphère pour permettre les pénétrations humaines dans l'enceinte après arrêt du réacteur.

Table[modifier | modifier le code]

Symbole
de l’isotope
Z (p) N (n) masse isotopique (u) demi-vie mode(s) de
désintégration[4]
isotope(s)-fils[n 1] spin nucléaire composition isotopique
représentative
(fraction molaire)
gamme de
variations naturelles
(fraction molaire)
énergie d'excitation
30Ar 18 12 30.02156(32)# <20 ns p 29Cl 0+
31Ar 18 13 31,01212(22)# 14,4(6) ms β+, p (55,0 %) 30S 5/2(+#)
β+ (40,4 %) 31Cl
β+, 2p (2,48 %) 29P
β+, 3p (2,1 %) 28Si
32Ar 18 14 31,9976380(19) 98(2) ms β+ (56,99 %) 32Cl 0+
β+, p (43,01 %) 31S
32mAr 5600(100)# keV unknown 5-#
33Ar 18 15 32,9899257(5) 173,0(20) ms β+ (61,35 %) 33Cl 1/2+
β+, p (38,65 %) 32S
34Ar 18 16 33,9802712(4) 844,5(34) ms β+ 34Cl 0+
35Ar 18 17 34,9752576(8) 1,775(4) s β+ 35Cl 3/2+
36Ar 18 18 35,967545106(29) observationnellement stable 0+ 0,003336(4)
37Ar 18 19 36,96677632(22) 35,04(4) d CE 37Cl 3/2+
38Ar 18 20 37,9627324(4) Stable 0+ 6,29(1)×10−4
39Ar[n 2] 18 21 38,964313(5) 269(3) a β 39K 7/2- Trace[n 3]
40Ar[n 4] 18 22 39,9623831225(29) Stable 0+ 0,996035(4)[n 5]
41Ar 18 23 40,9645006(4) 109,61(4) min β 41K 7/2-
42Ar 18 24 41,963046(6) 32,9(11) a β 42K 0+ Trace
43Ar 18 25 42,965636(6) 5,37(6) min β 43K (5/2-)
44Ar 18 26 43,9649240(17) 11,87(5) min β 44K 0+
45Ar 18 27 44,9680400(6) 21,48(15) s β 45K (1/2,3/2,5/2)-
46Ar 18 28 45,96809(4) 8,4(6) s β 46K 0+
47Ar 18 29 46,97219(11) 1,23(3) s β (99 %) 47K 3/2-#
β, n (1 %) 46K
48Ar 18 30 47,97454(32)# 0,48(40) s β 48K 0+
49Ar 18 31 48,98052(54)# 170(50) ms β 49K 3/2-#
50Ar 18 32 49,98443(75)# 85(30) ms β 50K 0+
51Ar 18 33 50,99163(75)# 60# ms [>200 ns] β 51K 3/2-#
52Ar 18 34 51,99678(97)# 10# ms β 52K 0+
53Ar 18 35 53,00494(107)# 3# ms β 53K (5/2-)#
β, n 52K
  1. Isotopes stables en gras
  2. Utilisé en datation argon-argon
  3. isotope cosmogénique
  4. >Utilisé en datation argon-argon et en datation potassium-argon
  5. Généré à partir de 40K dans les roches. En réalité bien moins abondant que 36Ar.

Remarques[modifier | modifier le code]

  • La composition isotopique est celle de l'air. 36Ar est en fait plus abondant que 40Ar dans l'univers.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b (en) « 40Ar/39Ar dating and errors » (consulté le 7 mars 2007)
  2. (en) P. Benetti et al., « Measurement of the specific activity of 39Ar in natural argon », Nuclear Instruments and Methods A, vol. 574,‎ 2007, p. 83 (DOI 10.1016/j.nima.2007.01.106, Bibcode 2007NIMPA.574...83B, arXiv astro-ph/0603131)
  3. (en) V. D. Ashitkov et al., « New experimental limit on the 42Ar content in the Earth's atmosphere », Nuclear Instruments and Methods A, vol. 416,‎ 1998, p. 179 (DOI 10.1016/S0168-9002(98)00740-2)
  4. http://www.nucleonica.net/unc.aspx