Isotopes de l'hafnium

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L'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). Comme tous les éléments plus lourds que le zirconium, l'hafnium est théoriquement instable, et tous ses isotopes stables sont soupçonnés d'être faiblement radioactifs, se désintégrant par émission α en isotopes de l'ytterbium correspondants. On attribue au hafnium une masse atomique standard de 178,49(2) u.

Parmi les radioisotopes artificiels caractérisés, les plus stables sont 182Hf (demi-vie de 8,9 × 106 années), 172Hf (1,87 années), 175Hf (70 jours) et 181Hf (42,39 jours). 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 31 années) et 179m2Hf (t1/2 de 25,05 jours).

Les radioisotopes les plus légers (A ≤ 162) se désintègrent soit par émission de positron+) 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[modifier | modifier le code]

Hafnium naturel[modifier | modifier le code]

Les cinq isotopes stables, 176Hf, 177Hf, 178Hf, 179Hf et 180Hf, représentent la quasi-totalité de l'hafnium naturel. 174Hf est le seul radioisotope primordial (demi-vie de 2 × 1015 années — plus de 100 000 fois l'âge de l'univers) présent dans la nature.

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

Gamme de variation

naturelle

174Hf 0,16 (1) % 0,1619 - 0,1621 %
176Hf 5,26 (7) % 5,206 - 5,271 %
177Hf 18,60 (9) % 18,593 - 18,606 %
178Hf 27,28 (7) % 27,278 - 27,297 %
179Hf 13,62 (2) % 13,619 - 13,630 %
180Hf 35,08 (16) % 35,076 - 35,100 %

Hafnium 182[modifier | modifier le code]

Avec une demi-vie de 8,91 Ma, l'hafnium 182 fait partie du petit groupe des radioactivités éteintes.

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[1],[n 2]
Isotope(s)-fils[n 3] Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
153Hf 72 81 152,97069(54)# 400# ms [>200 ns] 1/2+#
153mHf 750(100)# keV 500# ms 11/2-#
154Hf 72 82 153,96486(54)# 2(1) s β+ 154Lu 0+
α (rare) 150Yb
155Hf 72 83 154,96339(43)# 890(120) ms β+ 155Lu 7/2-#
α (rare) 151Yb
156Hf 72 84 155,95936(22) 23(1) ms α (97%) 152Yb 0+
β+ (3%) 156Lu
156mHf 1959,0(10) keV 480(40) µs 8+
157Hf 72 85 156,95840(21)# 115(1) ms α (86%) 153Yb 7/2-
β+ (14%) 157Lu
158Hf 72 86 157,954799(19) 2,84(7) s β+ (55%) 158Lu 0+
α (45%) 154Yb
159Hf 72 87 158,953995(18) 5,20(10) s β+ (59%) 159Lu 7/2-#
α (41%) 155Yb
160Hf 72 88 159,950684(12) 13,6(2) s β+ (99,3%) 160Lu 0+
α (0,7%) 156Yb
161Hf 72 89 160,950275(24) 18,2(5) s β+ (99,7%) 161Lu 3/2-#
α (0,3%) 157Yb
162Hf 72 90 161,94721(1) 39,4(9) s β+ (99,99%) 162Lu 0+
α (0,008%) 158Yb
163Hf 72 91 162,94709(3) 40,0(6) s β+ 163Lu 3/2-#
α (10−4 %) 159Yb
164Hf 72 92 163,944367(22) 111(8) s β+ 164Lu 0+
165Hf 72 93 164,94457(3) 76(4) s β+ 165Lu (5/2-)
166Hf 72 94 165,94218(3) 6,77(30) min β+ 166Lu 0+
167Hf 72 95 166,94260(3) 2,05(5) min β+ 167Lu (5/2)-
168Hf 72 96 167,94057(3) 25,95(20) min β+ 168Lu 0+
169Hf 72 97 168,94126(3) 3,24(4) min β+ 169Lu (5/2)-
170Hf 72 98 169,93961(3) 16,01(13) h CE 170Lu 0+
171Hf 72 99 170,94049(3) 12,1(4) h β+ 171Lu 7/2(+)
171mHf 21,93(9) keV 29,5(9) s TI 171Hf 1/2(-)
172Hf 72 100 171,939448(26) 1,87(3) a CE 172Lu 0+
172mHf 2005,58(11) keV 163(3) ns (8-)
173Hf 72 101 172,94051(3) 23,6(1) h β+ 173Lu 1/2-
174Hf[n 4] 72 102 173,940046(3) 2,0(4)×1015 a α 170Yb 0+
174m1Hf 1 549,3 keV 138(4) ns (6+)
174m2Hf 1797,5(20) keV 2,39(4) µs (8-)
174m3Hf 1 797,5 keV 2,39(4) µs (8-)
174m4Hf 3 311,7 keV 3,7(2) µs (14+)
175Hf 72 103 174,941509(3) 70(2) j β+ 175Lu 5/2-
176Hf[n 5] 72 104 175,9414086(24) Observé stable[n 6] 0+
177Hf 72 105 176,9432207(23) Observé stable[n 7] 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-
178Hf 72 106 177,9436988(23) Observé stable[n 8] 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-)
179Hf 72 107 178,9458161(23) Observé stable[n 9] 9/2+
179m1Hf 375,0367(25) keV 18,67(4) s 1/2-
179m2Hf 1105,84(19) keV 25,05(25) j 25/2-
180Hf 72 108 179,9465500(23) Observé stable[n 10] 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-)
181Hf 72 109 180,9491012(23) 42,39(6) j β 181Ta 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-)
182Hf[n 11] 72 110 181,950554(7) 8,90(9)×106 a β 182Ta 0+
182mHf 1172,88(18) keV 61,5(15) min β (58%) 182Ta 8-
TI (42%) 182Hf
183Hf 72 111 182,95353(3) 1,067(17) h β 183Ta (3/2-)
184Hf 72 112 183,95545(4) 4,12(5) h β 184Ta 0+
184mHf 1272,4(4) keV 48(10) s β 184Ta 8-
185Hf 72 113 184,95882(21)# 3,5(6) min β 185Ta 3/2-#
186Hf 72 114 185,96089(32)# 2,6(12) min β 186Ta 0+
187Hf 72 115 186,96459(43)# 30# s [>300 ns]
188Hf 72 116 187,96685(54)# 20# s [>300 ns] 0+
  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. Utilisé en datation radiométrique par le lutécium-hafnium.
  6. Soupçonné de se désintégrer par émission α en 172Yb.
  7. Soupçonné de se désintégrer par émission α en 173Yb.
  8. Soupçonné de se désintégrer par émission α en 174Yb.
  9. Soupçonné de se désintégrer par émission α en 175Yb.
  10. Soupçonné de se désintégrer par émission α en 176Yb.
  11. Soupçonné d'être naturellement présent comme produits de désintégration α de 186W (pour l'instant classifié comme stable).

Remarques[modifier | modifier le code]

  • 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[modifier | modifier le code]



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