Isotopes du nickel

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Le nickel (Ni) possède 31 isotopes de nombre de masse variant entre 48 et 78, ainsi que sept isomères nucléaires. Il existe dans la nature sous la forme de cinq isotopes stables : 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni et 64Ni, 58Ni étant le plus abondant (abondance naturelle de 68,077 %)[1]). On lui attribue une masse atomique standard de 58,6934(2) u

26 radioisotopes du nickel ont été caractérisés, le plus stable étant 59Ni avec une demi-vie de 76 000 années, suivi de 63Ni (100,1 années) et de 56Ni (6,077 jours). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à 60 heures, et la plupart inférieure à 30 secondes. Les isotopes les plus légers (jusqu'à 59Ni) se désintègrent principalement par émission β+ en isotopes du cobalt et un peu plus rarement en isotopes du fer par émission de positron+) et émission de proton, les plus lourds (à partir de 63Ni) en isotopes du cuivre.

Isotopes notables[modifier | modifier le code]

Nickel 48[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Nickel 48.

Le nickel 48 (48Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 20 neutrons et est l'isotope connu le plus pauvre en neutrons. Il a été découvert en 1999. 48Ni est « doublement magique » ( tout comme le plomb 208) et est donc exceptionnellement stable[2] (demi-vie de 10 ms malgré un fort déficit en neutron).

Nickel 56[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Nickel 56.

Le nickel 56 (56Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 28 neutrons. Il est produit en grandes quantités par des supernovas de type Ia, et la courbe de lumière de ces supernovas correspond à la désintégration du nickel 56 en cobalt 56 et en fer 56. Comme le nickel 48, il est « doublement magique » et donc relativement stable.

Nickel 58[modifier | modifier le code]

Le nickel 58 (58Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 30 neutrons. C'est le plus abondant des isotopes naturels, avec une abondance naturelle de 68,077 %. Ses sources possibles sont la capture électronique à partir du cuivre 58 ainsi que la capture électronique et l'émission de proton depuis le zinc 59. Si 58Ni a été observé comme stable, on le soupçonne de se désintégrer par double radiation β+ en 58Fe[3], avec une demi-vie très longue (supérieure à 700x1018 années).

Nickel 59[modifier | modifier le code]

Le nickel 59 (59Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 31 neutrons. C'est un radionucléide cosmogénique à longue vie (demi-vie de 76 000 années). 59Ni a de nombreuses applications en géologie isotopique. Il a par exemple été utilisé pour dater des météorites et pour déterminer l'abondance de poussières extraterrestres dans la glace et des sédiments.

Nickel 60[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Nickel 60.

Le nickel 60 (60Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 32 neutrons. C'est l'isotope-fils d'un radionucléide disparu, le fer 60 (demi-vie de 2,6 millions d'années). Le fer 60 ayant une demi-vie aussi longue, sa persistance dans les matériaux du système solaire à des concentrations suffisamment élevées a provoqué des variations observables dans la composition isotopique du nickel. Ainsi, l'abondance en nickel 60 dans des matériaux extraterrestres peut donner un aperçu sur l'origine du système solaire et sur son histoire précoce/très précoce. Malheureusement, les isotopes du nickel semblent avoir été répartis de façon hétérogène dans le système solaire primitif. Ainsi, à l'heure actuelle, aucune réelle information concernant l'âge du système solaire n'a été obtenue via l'étude des excès en nickel 60. D'autres sources en nickel 60 peuvent être la désintégration β du cobalt 60 ou la capture électronique à partir du cuivre 60.

Nickel 62[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Nickel 62.

Le nickel 62 (62Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 34 neutrons. C'est l'isotope ayant la plus haute énergie de liaison par nucléon parmi tous les isotopes de n'importe quel élément. Il est libéré plus d'énergie par la formation de cet isotope que par n'importe quel autre, même si la fusion peut former des isotopes plus lourds. Par exemple deux atomes de calcium 40 peuvent fusionner en krypton 80 et quatre électrons, libérant 77 keV par nucléon, mais des réactions menant dans la région fer/nickel sont plus probables car elles libèrent plus d'énergie par baryon.

Nickel 63[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Nickel 63.

Le nickel 63 (63Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 35 neutrons. Il n'est formé qu'artificiellement dans des installations nucléaires[4].

Nickel 64[modifier | modifier le code]

Le nickel 64 (64Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 36 neutrons. Il peut être formé par désintégration β du cobalt 64 ou par capture électronique du cuivre 64

Nickel 78[modifier | modifier le code]

Le nickel 78 (78Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 50 neutrons. C'est l'isotope connu du nickel le plus lourd, et on pense qu'il a un rôle important dans la nucléosynthèse dans les supernovas d'éléments plus lourds que le fer[5].

Table des isotopes[modifier | modifier le code]

Symbole
de l'isotope
Z (p) N (n) masse isotopique demi-vie mode(s) de
désintégration[6],[n 1]
isotope(s)-fils[n 2] spin nucléaire composition isotopique
représentative
(fraction molaire)
gamme de
variations naturelles
(fraction molaire)
énergie d'excitation
48Ni 28 20 48,01975(54)# 10# ms
[>500 ns]
0+
49Ni 28 21 49,00966(43)# 13(4) ms
[12(+5-3) ms]
7/2-#
50Ni 28 22 49,99593(28)# 9,1(18) ms β+ 50Co 0+
51Ni 28 23 50,98772(28)# 30# ms
[>200 ns]
β+ 51Co 7/2-#
52Ni 28 24 51,97568(9)# 38(5) ms β+ (83 %) 52Co 0+
β+, p (17 %) 51Fe
53Ni 28 25 52,96847(17)# 45(15) ms β+ (55 %) 53Co (7/2-)#
β+, p (45 %) 52Fe
54Ni 28 26 53,95791(5) 104(7) ms β+ 54Co 0+
55Ni 28 27 54,951330(12) 204,7(17) ms β+ 55Co 7/2-
56Ni 28 28 55,942132(12) 6,075(10) j β+ 56Co 0+
57Ni 28 29 56,9397935(19) 35,60(6) h β+ 57Co 3/2-
58Ni 28 30 57,9353429(7) Observé stable[n 3] 0+ 0,680769(89)
59Ni 28 31 58,9343467(7) 7,6(5)×104 a β+ 59Co 3/2-
60Ni 28 32 59,9307864(7) Stable 0+ 0,262231(77)
61Ni 28 33 60,9310560(7) Stable 3/2- 0,011399(6)
62Ni[n 4] 28 34 61,9283451(6) Stable 0+ 0,036345(17)
63Ni 28 35 62,9296694(6) 100,1(20) a β- 63Cu 1/2-
63mNi 87,15(11) keV 1,67(3) µs 5/2-
64Ni 28 36 63,9279660(7) Stable 0+ 0,009256(9)
65Ni 28 37 64,9300843(7) 2,5172(3) h β- 65Cu 5/2-
65mNi 63,37(5) keV 69(3) µs 1/2-
66Ni 28 38 65,9291393(15) 54,6(3) h β- 66Cu 0+
67Ni 28 39 66,931569(3) 21(1) s β- 67Cu 1/2-
67mNi 1007(3) keV 13,3(2) µs β- 67Cu 9/2+
TI 67Ni
68Ni 28 40 67,931869(3) 29(2) s β- 68Cu 0+
68m1Ni 1770,0(10) keV 276(65) ns 0+
68m2Ni 2849,1(3) keV 860(50) µs 5-
69Ni 28 41 68,935610(4) 11,5(3) s β- 69Cu 9/2+
69m1Ni 321(2) keV 3,5(4) s β- 69Cu (1/2-)
TI 69Ni
69m2Ni 2701(10) keV 439(3) ns (17/2-)
70Ni 28 42 69,93650(37) 6,0(3) s β- 70Cu 0+
70mNi 2860(2) keV 232(1) ns 8+
71Ni 28 43 70,94074(40) 2,56(3) s β- 71Cu 1/2-#
72Ni 28 44 71,94209(47) 1,57(5) s β- (> 99,9 %) 72Cu 0+
β-, n (< 0,1 %) 71Cu
73Ni 28 45 72,94647(32)# 0,84(3) s β- (> 99,9 %) 73Cu (9/2+)
β-, n (< 0,1 %) 72Cu
74Ni 28 46 73,94807(43)# 0,68(18) s β- (>99,9 %) 74Cu 0+
β-, n (<0,1 %) 73Cu
75Ni 28 47 74,95287(43)# 0,6(2) s β- (98,4 %) 75Cu (7/2+)#
β-, n (1,6 %) 74Cu
76Ni 28 48 75,95533(97)# 470(390) ms
[0,24(+55-24) s]
β- (>99,9 %) 76Cu 0+
β-, n (<0,1 %) 75Cu
77Ni 28 49 76?96055(54)# 300# ms
[>300 ns]
β- 77Cu 9/2+#
78Ni 28 50 77?96318(118)# 120# ms
[>300 ns]
β- 78Cu 0+
  1. Abréviation :
    TI : transition isomérique.
  2. Isotopes stables en gras.
  3. Soupçonné de subir une désintégration β+β+ en 58Fe avec une demi-vie supérieure à 700×1018 années.
  4. Plus haute énergie de liaison par nucléon de tous les isotopes.

Remarques[modifier | modifier le code]

  • 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[modifier | modifier le code]


Voir aussi[modifier | modifier le code]