Isotopes de l'or

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L'or (Au) possède 37 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 169 et 205, et 34 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, un seul est stable et représente la totalité de l'or naturellement présent, 197Au, faisant de l'or un élément mononucléidique ainsi que monoisotopique. Depuis que le bismuth est considéré comme n'ayant plus aucun isotope stable (le bismuth 209 étant très légèrement radioactif), c'est même l'élément monoisotopique le plus lourd.

La masse atomique standard de l'or est donc la masse atomique relative de 197Au, soit 196,966 569(5) u[1].

Parmi les 36 radioisotopes artificiels de l'or, ceux à la plus longue durée de vie sont 195Au. avec une demi-vie de 186 jours, 196Au (6,17 jours), 199Au (3,1 jours), 198Au (2,7 jours) et 194Au (38 heures). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à un jour, et la plupart inférieure à une heure.

Parmi les isomères nucléaires, les plus stable sont 198m2Au (t1/2 de 2,27 jours), 200mAu (t1/2 de 18,7 heures) et 196m2Au (t1/2 de 9,6 heures), les autres ayant tous une demi-vie inférieure à sept minutes, et la plupart inférieure à une seconde.

Les radioisotopes très légers se désintègrent par émission de proton en isotopes du platine, plus rarement par radioactivité α en isotopes de l'iridium. Ceux un peu plus lourds également par radioactivité α, mais avec une part croissant d'émission de positron+) en isotopes du platine, avec augmentation de leur masse atomique. La seule exception est 195Au qui se désintègre principalement par capture électronique en 195Pt. Les radioisotopes plus lourds que 197Au se désintègrent eux tous par désintégration β- en isotopes du mercure.

Isotopes notables[modifier | modifier le code]

Or 197[modifier | modifier le code]

L'or 197 (197Au) est l'isotope de l'or dont le noyau est constitué de 79 protons et de 118 neutrons. C'est le seul isotope stable de l'or, et le seul présent dans la nature. Cependant, comme tous les noyaux plus lourds que celui du zirconium, le noyau d'or est théoriquement instable, et on soupçonne donc 197Au d'être également faiblement radioactif, se transformant par désintégration α en 193Ir. Cette désintégration n'ayant pour l'instant jamais été observée, on considère donc toujours l'or comme un élément stable. L'or fait partie des matériaux proposés pour créer une bombe salée : une chemise en or naturel, irradiée par un flux de neutrons à haute énergie dégagés par une explosion thermonucléaire transmuterait 197Au en radioisotope 198Au avec une demi-vie de 2,697 jours, produisant 0,411 MeV de radiation gamma, et accroissant ainsi significativement la radioactivité des retombées radioactives pendant plusieurs jours. Une telle arme n'a cependant jamais été construite, testée ou utilisée[2].

Or 198[modifier | modifier le code]

L'or 198 (198Au) est l'isotope de l'or dont le noyau est constitué de 79 protons et de 119 neutrons. C'est un radioisotope de l'or se désintégrant par émission β- en 198Hg avec une demi-vie de 2,70 jours. Cette radioactivité est utilisée dans des applications de radiotraçage, notamment dans les unités de cokéfaction (en) des raffineries de pétrole, afin de mesurer le comportement hydrodynamique des solides dans les lits fluidisés, ou encore le degré d'encrassement de ces derniers[3]. Il est également utilisé en médecine nucléaire comme émetteur β, avec une portée dans les tissus d'environ 11 mm. Il est notamment utilisé dans le traitement contre certains cancers, ou pour traiter d'autres maladies[4],[5]. Des nanoparticules d'or 198 ont fait l'objet de recherche comme traitement injectable contre le cancer de la prostate[6].

De l'or 198 a été détecté après l'essai nucléaire Sedan sur le site d'essais du Nevada le 6 juillet 1962, la plus importante quantité jamais détectée après un essai nucléaire[7].

Table des isotopes[modifier | modifier le code]

Symbole
de l'isotope
Z (p) N (n) masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) de
désintégration[8]'[n 1]
Isotope(s)

fils[n 2]

Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
169Au 79 90 168,99808(32)# 150# µs 1/2+#
170Au 79 91 169,99612(22)# 310(50) µs
[286(+50-40) µs]
(2-)
170mAu 275(14) keV 630(60) µs
[0,62(+6-5) ms]
(9+)
171Au 79 92 170,991879(28) 30(5) µs p 170Pt (1/2+)
α (rare) 167Ir
171mAu 250(16) keV 1,014(19) ms α (54 %) 167Ir 11/2-
p (46 %) 170Pt
172Au 79 93 171,99004(17)# 4,7(11) ms α (98 %) 168Ir haut
p (2 %) 171Pt
173Au 79 94 172,986237(28) 25(1) ms α 169Ir (1/2+)
β+ (rare) 173Pt
173mAu 214(23) keV 14,0(9) ms α (96 %) 169Ir (11/2-)
β+ (4 %) 173Pt
174Au 79 95 173,98476(11)# 139(3) ms α 170Ir bas
β+ (rare) 174Pt
174mAu 360(70)# keV 171(29) ms haut
175Au 79 96 174,98127(5) 100# ms α (82 %) 171Ir 1/2+#
β+ (18 %) 175Pt
175mAu 200(30)# keV 156(3) ms α 171Ir 11/2-#
β+ 175Pt
176Au 79 97 175,98010(11)# 1,08(17) s
[0,84(+17-14) s]
α (60 %) 172Ir (5-)
β+ (40 %) 176Pt
176mAu 150(100)# keV 860(160) ms (7+)
177Au 79 98 176,976865(14) 1,462(32) s β+ (60 %) 177Pt (1/2+,3/2+)
α (40 %) 173Ir
177mAu 216(26) keV 1,180(12) s 11/2-
178Au 79 99 177,97603(6) 2,6(5) s β+ (60 %) 178Pt
α (40 %) 174Ir
179Au 79 100 178,973213(18) 7,1(3) s β+ (78 %) 179Pt 5/2-#
α (22 %) 175Ir
179mAu 99(16) keV (11/2-)
180Au 79 101 179.972521(23) 8,1(3) s β+ (98,2 %) 180Pt
α (1,8 %) 176Ir
181Au 79 102 180,970079(21) 13,7(14) s β+ (97,3 %) 181Pt (3/2-)
α (2,7 %) 177Ir
182Au 79 103 181,969618(22) 15,5(4) s β+ (99,87 %) 182Pt (2+)
α (0,13 %) 178Ir
183Au 79 104 182,967593(11) 42,8(10) s β+ (99,2 %) 183Pt (5/2)-
α (0,8 %) 179Ir
183m1Au 73,3(4) keV >1 µs (1/2)+
183m2Au 230,6(6) keV <1 µs (11/2)-
184Au 79 105 183,967452(24) 20,6(9) s β+ 184Pt 5+
184mAu 68,46(1) keV 47,6(14) s β+ (70 %) 184Pt 2+
TI (30 %) 184Au
α (0,013 %) 180Ir
185Au 79 106 184,965789(28) 4,25(6) min β+ (99,74 %) 185Pt 5/2-
α (0,26 %) 181Ir
185mAu 100(100)# keV 6,8(3) min 1/2+#
186Au 79 107 185,965953(23) 10,7(5) min β+ (99,9992 %) 186Pt 3-
α (8×10−4%) 182Ir
186mAu 227,77(7) keV 110(10) ns 2+
187Au 79 108 186,964568(27) 8,4(3) min β+ (99,997 %) 187Pt 1/2+
α (0,003 %) 183Ir
187mAu 120,51(16) keV 2,3(1) s TI 187Au 9/2-
188Au 79 109 187,965324(22) 8,84(6) min β+ 188Pt 1(-)
189Au 79 110 188,963948(22) 28,7(3) min β+ (99,9997 %) 189Pt 1/2+
α (3×10−4%) 185Ir
189m1Au 247,23(16) keV 4,59(11) min β+ 189Pt 11/2-
TI (rare) 189Au
189m2Au 325,11(16) keV 190(15) ns 9/2-
189m3Au 2554,7(12) keV 242(10) ns 31/2+
190Au 79 111 189,964700(17) 42,8(10) min β+ 190Pt 1-
α (10−6%) 186Ir
190mAu 200(150)# keV 125(20) ms TI 190Au 11-#
β+ (rare) 190Pt
191Au 79 112 190,96370(4) 3,18(8) h β+ 191Pt 3/2+
191m1Au 266,2(5) keV 920(110) ms TI 191Au (11/2-)
191m2Au 2490(1) keV >400 ns
192Au 79 113 191,964813(17) 4,94(9) h β+ 192Pt 1-
192m1Au 135,41(25) keV 29 ms TI 192Au (5#)+
192m2Au 431,6(5) keV 160(20) ms (11-)
193Au 79 114 192,964150(11) 17,65(15) h β+ (100 %) 193Pt 3/2+
α (10−5%) 189Ir
193m1Au 290,19(3) keV 3,9(3) s TI (99,97 %) 193Au 11/2-
β+ (,03 %) 193Pt
193m2Au 2486,5(6) keV 150(50) ns (31/2+)
194Au 79 115 193,965365(11) 38,02(10) h β+ 194Pt 1-
194m1Au 107,4(5) keV 600(8) ms TI 194Au (5+)
194m2Au 475,8(6) keV 420(10) ms (11-)
195Au 79 116 194,9650346(14) 186,098(47) j CE 195Pt 3/2+
195mAu 318,58(4) keV 30,5(2) s TI 195Au 11/2-
196Au 79 117 195,966570(3) 6,1669(6) j β+ (93,05 %) 196Pt 2-
β (6,95 %) 196Hg
196m1Au 84,660(20) keV 8,1(2) s TI 196Au 5+
196m2Au 595,66(4) keV 9,6(1) h 12-
197Au[n 3] 79 118 196,9665687(6) Observé stable[n 4] 3/2+
197mAu 409,15(8) keV 7,73(6) s TI 197Au 11/2-
198Au 79 119 197,9682423(6) 2,69517(21) j β 198Hg 2-
198m1Au 312,2200(20) keV 124(4) ns 5+
198m2Au 811,7(15) keV 2,27(2) j TI 198Au (12-)
199Au 79 120 198,9687652(6) 3,139(7) j β 199Hg 3/2+
199mAu 548,9368(21) keV 440(30) µs (11/2)-
200Au 79 121 199,97073(5) 48,4(3) min β 200Hg 1(-)
200mAu 970(70) keV 18,7(5) h β (82 %) 200Hg 12-
TI (18 %) 200Au
201Au 79 122 200,971657(3) 26(1) min β 201Hg 3/2+
202Au 79 123 201,97381(18) 28,8(19) s β 202Hg (1-)
203Au 79 124 202,975155(3) 53(2) s β 203Hg 3/2+
204Au 79 125 203,97772(22)# 39,8(9) s β 204Hg (2-)
205Au 79 126 204,97987(32)# 31(2) s β 205Hg 3/2+
  1. Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique.
  2. Isotopes stables en gras.
  3. Matériau potentiel pour une bombe salée.
  4. On pense qu'il se désintègre par désintégration α en 193Ir.

Notes[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.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Table of Standard Atomic Weights 2013CIAAW
  2. (en) D. T. Win et M. Al Masum, « Weapons of Mass Destruction », Assumption University Journal of Technology, vol. 6, no 4,‎ , p. 199–219 (lire en ligne)
  3. (en) Francisco J. Sanchez et Mikhail Granovskiy, « Application of radioactive particle tracking to indicate shed fouling in the stripper section of a fluid coker », Canadian Journal of Chemical Engineering,‎ (DOI 10.1002/cjce.21740, lire en ligne)
  4. (en) « Nanoscience and Nanotechnology in Nanomedicine: Hybrid Nanoparticles In Imaging and Therapy of Prostate Cancer », Radiopharmaceutical Sciences Institute, University of Missouri-Columbia
  5. (en) James F. Hainfeld, F. Avraham Dilmanian, Daniel N. Slatkin et Henry M. Smilowitz, « Radiotherapy enhancement with gold nanoparticles », Journal of Pharmacy and Pharmacology, vol. 60, no 8,‎ , p. 977–85 (PMID 18644191, DOI 10.1211/jpp.60.8.0005)
  6. (en) « Green Tea and Gold Nanoparticles Destroy Prostate Tumors », Gen,‎ (lire en ligne)
  7. (en) R. L. Miller, U.S. Atlas of Nuclear Fallout, 1951–1970, vol. 1, Two Sixty Press, (ISBN 1-881043-13-4, lire en ligne), p. 340
  8. (en)Universal Nuclide Chart


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