Élément monoisotopique

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 impair (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 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 — trop faible pour en faire un isotope primordial — 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 nature, mais il n'y est pas égal ou ne l'inclut pas. La raison est que si ces éléments ne possède qu'un seul isotope stable, ils peuvent posséder des radioistopes pirmordiaux à durée de vie longue, et coexistent donc avec ces derniers dans la nature, et forment parfois avec eux des mélanges, ce qui les empêche d'être mononucléidique. 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).

Ajouté à cela le cas de trois autres éléments, le bismuth, le thorium et le protactinium, éléments mononucléidiques pirmordiaux mais non monoisotopiques car leur seul isotope présent dans la nature est un radioisotope, et qui ne possèdent donc pas d'isotope stable.

Liste d'éléments monoisotopiques, par numéro atomique et masse

Les éléments non-mononucléidiques sont marqués d'une astérisque, et leur radioisitope 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.

1. Béryllium 9
2. Fluor 19
3. Sodium 23
4. Aluminium 27
5. Phosphore 31
6. Scandium 45
7. Vanadium 51*
8. Manganèse 55
9. Cobalt 59
10. Arsenic 75
11. Rubidium 85*
12. Yttrium 89
13. Niobium 93
14. Rhodium 103
15. Indium 113*
16. Iode 127
17. Césium 133
18. Lanthane 139*
19. Praséodyme 141
20. Europium 153*
21. Terbium 159
22. Holmium 165
23. Thulium 169
24. Lutécium 175*
25. Rhénium 185*
26. Or 197

Table des éléments monoisotopiques

Repère	Élément	Nucléide	Z (p)	N (n)	masse isotopique (u)
1	béryllium	9Be	4	5	9.012 182(3)
2	fluor	19F	9	10	18.998 403 2(5)
3	sodium	23Na	11	12	22.989 770(2)
4	aluminium	27Al	13	14	26.981 538(2)
5	phosphore	31P	15	16	30.973 761(2)
6	scandium	45Sc	21	24	44.955 910(8)
7	vanadium	51V
8	manganèse	55Mn	25	30	54.938 049(9)
9	cobalt	59Co	27	32	58.933 200(9)
10	arsenic	75As	33	42	74.921 60(2)
11	rubidium	85Rb
12	yttrium	89Y	39	50	88.905 85(2)
13	niobium	93Nb	41	52	92.906 38(2)
14	rhodium	103Rh	45	58	102.905 50(2)
15	indium	113In
16	iode	127I	53	74	126.904 47(3)
17	césium	133Cs	55	78	132.905 45(2)
18	lanthane	139La
19	praséodyme	141Pr	59	82	140.907 65(2)
20	europium	153Eu
21	terbium	159Tb	65	94	158.925 34(2)
22	holmium	165Ho	67	98	164.930 32(2)
23	thulium	169Tm	69	100	168.934 21(2)
24	lutécium	175Lu
25	rhénium	185Rh
26	or	197Au	79	118	196.966 55(2)

Notes et références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Monoisotopic element » (voir la liste des auteurs).