Isotopes de l'europium

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L'europium (Eu) possède 38 isotopes connus, de nombre de nombre de masse variant de 130 à 167 ainsi que 17 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, un seul est stable, 153Eu, faisant de l'europium un élément monoisotopique. Il est en revanche présent dans la nature avec un radionucléide primordial, 151Eu, dont on a seulement récemment découvert la radioactivité α (demi-vie de 4,62 × 1018 a), ce qui fait que l'europium n'est pas un élément mononucléidique. On soupçonne par ailleurs 153Eu de pouvoir se désintégrer par radiation α en 149Pm, mais cette désintégration n'a pour l'instant jamais été observée. 153Eu et 151Eu sont présents dans la nature dans un ratio 52,2/47,8. On attribue à l'europium une masse atomique standard de 151,964(1) u.

Mis à part 151Eu, les radioisotopes (artificiels) de l'europium avec les plus longues demi-vies sont 150Eu (demi-vie de 36,9 années), 152Eu (13,516 années), 154Eu (8,593 années) et 155Eu (4,76 années). Tous les autres isotopes ont des demi-vies inférieures à 94 jours, la majorité inférieur à 12,2 secondes.

Parmi les 17 isomères nucléaires, les plus stables sont 150mEu (t1/2 de 12,8 heures), 152m1Eu (t1/2 de 9,3116 heures) et 152m2Eu (t1/2 de 96 minutes).

Les radioisotopes les plus légers (A < 151) se désintègrent principalement par émission de positron+) en isotopes du samarium. 149Cd et 152Cd se désintègrent eux principalement par capture électronique, respectivement en 149Sm et 152Sm. Les radioisotopes plus lourds (A > 153) se désintègrent eux principalement par désintégration β- en isotopes du gadolinium.

Isotopes notables[modifier | modifier le code]

Europium naturel[modifier | modifier le code]

L'europium naturel est constitué de l'isotope stable 153Eu et du radioisotope quasi-stable 151Eu (demi-vie de 4,62 × 1018 a), de radioactivité négligeable dans toutes ses applications.

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

151Eu 47,81 (6) %
153Eu 52,19 (6) %

Europium 154[modifier | modifier le code]

L'europium 154 (154Eu) est l'isotope de l'europium dont le noyau est constitué de 63 protons et de 91 neutrons. C'est un radioisotope se désintégrant principalement par radiation β en gadolinium 154, et de façon marginale par capture électronique en samarium 154, avec une demi-vie de 8,593 années. C'est un important émetteur de rayon gamma[1].

Europium 155[modifier | modifier le code]

Produits de fission à vie moyenne
Propriété :
Unité :
t½
a
Rendement
%
Q *
keV
βγ
*
155Eu 4,76 0,0803 252 βγ
85Kr 10,76 0,2180 687 βγ
113mCd 14,1 0,0008 316 β
90Sr 28,9 4,505 2826 β
137Cs 30,23 6,337 1176 βγ
121mSn 43,9 0,00005 390 βγ
151Sm 90 0,5314 77 β

L'europium 155 (155Eu) est l'isotope de l'europium dont le noyau est constitué de 63 protons et de 92 neutrons. C'est un radioisotope se désintégrant par radiation β avec une demi-vie de 4,7611(13) années et une énergie de désintégration maximum de 252 keV. C'est un produit de fission avec un faible rendement dans les réacteurs thermiques, environ 80 fois moins que le césium 137 par exemple.

155Eu possède une importante section efficace de capture neutronique (en) (environ 3 900 barns pour les neutrons thermiques, 16 000 en résonance intégrale), c'est-à-dire que même de petites quantités produites sont majoritairement détruites durant la consommation du combustible nucléaire. Du fait que son rendement, son énergie de désintégration et sa demi-vie sont très inférieurs à ceux du césium 137 ou du strontium 90, il n'est pas considéré comme un déchet nucléaire important.

De plus, l'europium 155 peut être produit par enchaînement de captures neutroniques par 153Eu (non-radioactif, 350 barns pour les neutrons thermiques, 1 500 en résonance intégrale, rendement environ 5 fois supérieur à celui de 155Eu) ou par 154Eu (1 400 barns pour les neutrons thermiques, 1 600 en résonance intégrale, rendement extrêmement faible car la désintégration β s'arrête à 154Sm) ; cependant, du fait de leurs sections efficaces respectives, 155Eu et 154Eu sont détruits plus rapidement qu'ils ne sont produits.

Table des isotopes[modifier | modifier le code]

Symbole
de l'isotope
Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie[n 1] Mode(s) de
désintégration[2],[n 2]
Isotope(s)-fils[n 3] Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
130Eu 63 67 129,96357(54)# 1,1(5) ms
[0,9(+5-3) ms]
2+#
131Eu 63 68 130,95775(43)# 17,8(19) ms 3/2+
132Eu 63 69 131,95437(43)# 100# ms β+ 132Sm
p 131Sm
133Eu 63 70 132,94924(32)# 200# ms β+ 133Sm 11/2-#
134Eu 63 71 133,94651(21)# 0,5(2) s β+ 134Sm
β+, p (rare) 133Pm
135Eu 63 72 134,94182(32)# 1,5(2) s β+ 135Sm 11/2-#
β+, p 134Pm
136Eu 63 73 135,93960(21)# 3,3(3) s β+ (99,91 %) 136Sm (7+)
β+, p (0,09 %) 135Pm
136mEu 0(500)# keV 3,8(3) s β+ (99,91 %) 136Sm (3+)
β+, p (0,09 %) 135Pm
137Eu 63 74 136,93557(21)# 8,4(5) s β+ 137Sm 11/2-#
138Eu 63 75 137,93371(3) 12,1(6) s β+ 138Sm (6-)
139Eu 63 76 138,929792(14) 17,9(6) s β+ 139Sm (11/2)-
140Eu 63 77 139,92809(6) 1,51(2) s β+ 140Sm 1+
140mEu 210(15) keV 125(2) ms TI (99 %) 140Eu 5-#
β+(1 %) 140Sm
141Eu 63 78 140,924931(14) 40,7(7) s β+ 141Sm 5/2+
141mEu 96,45(7) keV 2,7(3) s TI (86 %) 141Eu 11/2-
β+ (14 %) 141Sm
142Eu 63 79 141,92343(3) 2,36(10) s β+ 142Sm 1+
142mEu 460(30) keV 1,223(8) min β+ 142Sm 8-
143Eu 63 80 142,920298(12) 2,59(2) min β+ 143Sm 5/2+
143mEu 389,51(4) keV 50,0(5) µs 11/2-
144Eu 63 81 143,918817(12) 10,2(1) s β+ 144Sm 1+
144mEu 1127,6(6) keV 1,0(1) µs (8-)
145Eu 63 82 144,916265(4) 5,93(4) j β+ 145Sm 5/2+
145mEu 716,0(3) keV 490 ns 11/2-
146Eu 63 83 145,917206(7) 4,61(3) j β+ 146Sm 4-
146mEu 666,37(16) keV 235(3) µs 9+
147Eu 63 84 146,916746(3) 24,1(6) j β+ (99,99 %) 147Sm 5/2+
α (0,0022 %) 143Pm
148Eu 63 85 147,918086(11) 54,5(5) j β+ (100 %) 148Sm 5-
α (9,39×10−7 %) 144Pm
149Eu 63 86 148,917931(5) 93,1(4) j CE 149Sm 5/2+
150Eu 63 87 149,919702(7) 36,9(9) a β+ 150Sm 5(-)
150mEu 42,1(5) keV 12,8(1) h β (89 %) 150Gd 0-
β+ (11 %) 150Sm
TI (5×10−8 %) 150Eu
151Eu[n 4] 63 88 150,9198502(26) 4,62×1018 a α 147Pm 5/2+
151mEu 196,245(10) keV 58,9(5) µs 11/2-
152Eu 63 89 151,9217445(26) 13,537(6) a CE (72,09 %), β+ (0,027 %) 152Sm 3-
β- (27,9 %) 152Gd
152m1Eu 45,5998(4) keV 9,3116(13) h β (72 %) 152Gd 0-
β+ (28 %) 152Sm
152m2Eu 65,2969(4) keV 0,94(8) µs 1-
152m3Eu 78,2331(4) keV 165(10) ns 1+
152m4Eu 89,8496(4) keV 384(10) ns 4+
152m5Eu 147,86(10) keV 96(1) min 8-
153Eu[n 5] 63 90 152,9212303(26) Observé stable[n 6] 5/2+
154Eu[n 5] 63 91 153,9229792(26) 8,593(4) a β (99,98 %) 154Gd 3-
CE (0,02 %) 154Sm
154m1Eu 145,3(3) keV 46,3(4) min TI 154Eu (8-)
154m2Eu 68,1702(4) keV 2,2(1) µs 2+
155Eu[n 5] 63 92 154,9228933(27) 4,7611(13) a β 155Gd 5/2+
156Eu[n 5] 63 93 155,924752(6) 15,19(8) j β 156Gd 0+
157Eu 63 94 156,925424(6) 15,18(3) h β 157Gd 5/2+
158Eu 63 95 157,92785(8) 45,9(2) min β 158Gd (1-)
159Eu 63 96 158,929089(8) 18,1(1) min β 159Gd 5/2+
160Eu 63 97 159,93197(22)# 38(4) s β 160Gd 1(-)
161Eu 63 98 160,93368(32)# 26(3) s β 161Gd 5/2+#
162Eu 63 99 161,93704(32)# 10,6(10) s β 162Gd
163Eu 63 100 162,93921(54)# 6# s β 163Gd 5/2+#
164Eu 63 101 163,94299(64)# 2# s β 164Gd
165Eu 63 102 164,94572(75)# 1# s β 165Gd 5/2+#
166Eu 63 103 165,94997(86)# 400# ms β 166Gd
167Eu 63 104 166,95321(86)# 200# ms β 167Gd 5/2+#
  1. En gras pour les isotopes avec des demi-vies plus grandes que l'âge de l'univers (presque stables).
  2. Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique.
  3. Isotopes stables en gras.
  4. Radionucléide primordial.
  5. a, b, c et d Produit de fission.
  6. Théoriquement capable de se désintégrer par désintégration alpha en 149Pm.

Remarques[modifier | modifier le code]

  • 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 échantillons 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[3].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. http://www-nds.ipen.br/sgnucdat/b2.pdf
  2. (en) Universal Nuclide Chart
  3. (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le 16 septembre 2010)



1  H                                                             He
2  Li Be   B C N O F Ne
3  Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4  K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Tableau périodique des isotopes