Isotopes du bismuth

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Le bismuth (Bi, numéro atomique 83) possède 35 isotopes connus, mais aucun d'entre eux n'est un isotope stable. Cependant, l'un d'eux, le bismuth 209, a une durée de vie si longue qu'une masse atomique standard lui a été attribuée. Même si on sait aujourd'hui qu'il est instable, il a été longtemps supposé stable étant donnée sa très longue demi-vie, 1,9×1019 années, soit plus d'un milliard de fois l'âge de l'univers. Le bismuth a donc un temps été classé dans les éléments monoisotopiques, il reste classé dans les éléments mononucléidiques car le 209Bi constitue la quasi-totalité du bismuth naturel.

Après le 209Bi, les radioisotopes les plus stables du bismuth sont 210mBi (demi-vie de 3,04 millions d'années), 208Bi (368 000 ans) et 207Bi (32,9 ans), mais aucun d'entre eux n'est présent dans la nature. Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à un an et la plupart inférieure à un jour. De tous les radioisotopes présents dans la nature, le plus stable est le 210Bi radiogénique, avec une demi-vie de 5,012 jours.

En raison de la présence de bismuth dans toutes les chaînes de désintégration majeures (séries du radium, du thorium et de l'actinium), plusieurs isotopes du bismuth ont reçu des appellations historiques, aujourd'hui tombées en désuétude.

Isotopes notables[modifier | modifier le code]

Bismuth 209[modifier | modifier le code]

Isotope quasi-stable, il présente une radioactivité très faible de l'ordre de 3 µBq/g (moins d'un milliardième de la radioactivité du thorium 232). Il reste considéré stable dans toutes ses applications. Il représente la quasi-totalité du bismuth naturel, les autres isotopes qui existent à l'état de traces dans la nature sont présents dans les chaînes de désintégration du thorium 232, de l'uranium 238 ou de l'uranium 235.

Bismuth 210[modifier | modifier le code]

Le bismuth 210 était historiquement désigné sous le nom de « radium E » en raison de sa place dans la chaîne de désintégration de l'uranium 238 (série du radium)

Bismuth 211[modifier | modifier le code]

Historiquement désigné sous le nom d'« actinium C » en raison de sa place dans la chaîne de désintégration de l'uranium 235 (série de l'actinium).

Bismuth 212[modifier | modifier le code]

Historiquement désigné sous le nom de « thorium C » en raison de sa place dans la chaîne de désintégration du thorium 232, il fait partie des isotopes considérés comme candidats possibles pour des applications en alpha-immunothérapie. Sa demi-vie d'à peine une heure le rends cependant incommode d'utilisation.

Bismuth 213[modifier | modifier le code]

Le bismuth 213 présente des applications dans le domaine de la médecine nucléaire, il est notamment testé lui aussi pour des applications en alpha-immunothérapie dans des traitements contre le sida[1], mais encore plus que pour le 212Bi, son usage est handicapé par sa courte demi-vie (45 min).

Bismuth 214[modifier | modifier le code]

Le bismuth 214 était historiquement désigné sous le nom de « radium C » en raison de sa place dans la chaîne de désintégration de l'uranium 238.

Table des isotopes[modifier | modifier le code]

Symbole
de l'isotope
Z (p) N (n) masse isotopique demi-vie[n 1] mode(s) de
désintégration[2],[n 2]
isotope(s)

fils[n 3]

spin

nucléaire

énergie d'excitation
184Bi 83 101 184,00112(14)# 6,6(15) ms 3+#
184mBi 150(100)# keV 13(2) ms 10-#
185Bi 83 102 184,99763(6)# 2# ms p 184Pb 9/2-#
α (rare) 181Tl
185mBi 70(50)# keV 49(7) µs α 181Tl 1/2+
p 184Pb
186Bi 83 103 185,99660(8) 14,8(7) ms α 182Tl (3+)
β+ (rare) 186Pb
186mBi 270(140)# keV 9,8(4) ms α 182Tl (10-)
β+ 186Pb
187Bi 83 104 186,993158(16) 32(3) ms α (50 %) 183Tl 9/2-#
β+ (50 %) 187Pb
187m1Bi 101(20) keV 320(70) µs 1/2+#
187m2Bi 252(1) keV 7(5) µs (13/2+)
188Bi 83 105 187,99227(5) 44(3) ms α 184Tl 3+#
β+ (rare) 188Pb
188mBi 210(140)# keV 220(40) ms α 184Tl (10-)
β+ (rare) 188Pb
189Bi 83 106 188,98920(6) 674(11) ms α (51 %) 185Tl (9/2-)
β+ (49 %) 189Pb
189m1Bi 181(6) keV 5,0(1) ms (1/2+)
189m2Bi 357(1) keV 880(50) ns (13/2+)
190Bi 83 107 189,9883(2) 6,3(1) s α (77 %) 186Tl (3+)
β+ (30 %) 190Pb
190m1Bi 420(180) keV 6,2(1) s α (70 %) 186Tl (10-)
β+ (23 %) 190Pb
190m2Bi 690(180) keV >500(100) ns 7+#
191Bi 83 108 190,985786(8) 12,3(3) s α (60 %) 187Tl (9/2-)
β+ (40 %) 191Pb
191mBi 240(4) keV 124(5) ms α (75 %) 187Tl (1/2+)
β+ (25 %) 191Pb
192Bi 83 109 191,98546(4) 34,6(9) s β+ (82 %) 192Pb (3+)
α (18 %) 188Tl
192mBi 150(30) keV 39,6(4) s β+ (90,8 %) 192Pb (10-)
α (9,2 %) 188Tl
193Bi 83 110 192,98296(1) 67(3) s β+ (95 %) 193Pb (9/2-)
α (5 %) 189Tl
193mBi 308(7) keV 3,2(6) s α (90 %) 189Tl (1/2+)
β+ (10 %) 193Pb
194Bi 83 111 193,98283(5) 95(3) s β+ (99,54 %) 194Pb (3+)
α (0,46 %) 190Tl
194m1Bi 110(70) keV 125(2) s β+ 194Pb (6+,7+)
α (rare) 190Tl
194m2Bi 230(90)# keV 115(4) s (10-)
195Bi 83 112 194,980651(6) 183(4) s β+ (99,97 %) 195Pb (9/2-)
α (0,03 %) 191Tl
195m1Bi 399(6) keV 87(1) s β+ (67 %) 195Pb (1/2+)
α (33 %) 191Tl
195m2Bi 2311,4+X keV 750(50) ns (29/2-)
196Bi 83 113 195,980667(26) 5,1(2) min β+ (99,99 %) 196Pb (3+)
α (0,00115 %) 192Tl
196m1Bi 166,6(30) keV 0,6(5) s TI 196Bi (7+)
β+ 196Pb
196m2Bi 270(3) keV 4,00(5) min (10-)
197Bi 83 114 196,978864(9) 9,33(50) min β+ (99,99 %) 197Pb (9/2-)
α (10−4 %) 193Tl
197m1Bi 690(110) keV 5,04(16) min α (55 %) 193Tl (1/2+)
β+ (45 %) 197Pb
TI (0,3 %) 197Bi
197m2Bi 2129,3(4) keV 204(18) ns (23/2-)
197m3Bi 2360,4(5)+X keV 263(13) ns (29/2-)
197m4Bi 2383,1(7)+X keV 253(39) ns (29/2-)
197m5Bi 2929,5(5) keV 209(30) ns (31/2-)
198Bi 83 115 197,97921(3) 10,3(3) min β+ 198Pb (2+,3+)
198m1Bi 280(40) keV 11,6(3) min β+ 198Pb (7+)
198m2Bi 530(40) keV 7,7(5) s 10-
199Bi 83 116 198,977672(13) 27(1) min β+ 199Pb 9/2-
199m1Bi 667(4) keV 24,70(15) min β+ (98 %) 199Pb (1/2+)
TI (2 %) 199Bi
α (0,01 %) 195Tl
199m2Bi 1947(25) keV 0,10(3) µs (25/2+)
199m3Bi ~2547,0 keV 168(13) ns 29/2-
200Bi 83 117 199,978132(26) 36,4(5) min β+ 200Pb 7+
200m1Bi 100(70)# keV 31(2) min CE (90 %) 200Pb (2+)
TI (10 %) 200Bi
200m2Bi 428,20(10) keV 400(50) ms (10-)
201Bi 83 118 200,977009(16) 108(3) min β+ (99,99 %) 201Pb 9/2-
α (10−4 %) 197Tl
201m1Bi 846,34(21) keV 59,1(6) min CE (92,9 %) 201Pb 1/2+
TI (6,8 %) 201Bi
α (0,3 %) 197Tl
201m2Bi 1932,2+X keV 118(28) ns (25/2+)
201m3Bi 1971,2+X keV 105(75) ns (27/2+)
201m4Bi 2739,90(20)+X keV 124(4) ns (29/2-)
202Bi 83 119 201,977742(22) 1,72(5) h β+ 202Pb 5(+#)
α (10−5 %) 198Tl
202m1Bi 615(7) keV 3,04(6) µs (10#)-
202m2Bi 2607,1(5) keV 310(50) ns (17+)
203Bi 83 120 202,976876(23) 11,76(5) h β+ 203Pb 9/2-
α (10−5 %) 199Tl
203m1Bi 1098,14(7) keV 303(5) ms TI 203Bi 1/2+
203m2Bi 2041,5(6) keV 194(30) ns 25/2+
204Bi 83 121 203,977813(28) 11,22(10) h β+ 204Pb 6+
204m1Bi 805,5(3) keV 13,0(1) ms TI 204Bi 10-
204m2Bi 2833,4(11) keV 1,07(3) ms (17+)
205Bi 83 122 204,977389(8) 15,31(4) j β+ 205Pb 9/2-
206Bi 83 123 205,978499(8) 6,243(3) j β+ 206Pb 6(+)
206m1Bi 59,897(17) keV 7,7(2) µs (4+)
206m2Bi 1044,8(5) keV 890(10) µs (10-)
207Bi 83 124 206,9784707(26) 32,9(14) a β+ 207Pb 9/2-
207mBi 2101,49(16) keV 182(6) µs 21/2+
208Bi 83 125 207,9797422(25) 3,68(4)×105 a β+ 208Pb (5)+
208mBi 1571,1(4) keV 2,58(4) ms TI 208Bi (10)-
209Bi[n 4],[n 5] 83 126 208,9803987(16) 1,9(2)×1019 a[n 6] α 205Tl 9/2-
210Bi 83 127 209,9841204(16) 5,012(5) j β- 210Po 1-
α (1,32×10−4 %) 206Tl
210mBi 271,31(11) keV 3,04(6)×106 a α 206Tl 9-
211Bi 83 128 210,987269(6) 2,14(2) min α (99,72 %) 207Tl 9/2-
β- (0,276 %) 211Po
211mBi 1257(10) keV 1,4(3) µs (25/2-)
212Bi 83 129 211,9912857(21) 60,55(6) min β- (64,05 %) 212Po 1(-)
α (35,94 %) 208Tl
β-, α (0,014 %) 208Pb
212m1Bi 250(30) keV 25,0(2) min α (67 %) 208Tl (9-)
β- (33 %) 212mPo
β-, α (0,3 %) 208Pb
212m2Bi 2200(200)# keV 7,0(3) min >15
213Bi 83 130 212,994385(5) 45,59(6) min β- (97,91 %) 213Po 9/2-
α (2,09 %) 209Tl
214Bi 83 131 213,998712(12) 19,9(4) min β- (99,97 %) 214Po 1-
α (0,021 %) 210Tl
β-, α (0,003 %) 210Pb
215Bi 83 132 215,001770(16) 7,6(2) min β- 215Po (9/2-)
215mBi 1347,5(25) keV 36,4(25) min (25/2-)
216Bi 83 133 216,006306(12) 2,17(5) min β- 216Po 1-#
217Bi 83 134 217,00947(21)# 98,5(8) s 9/2-#
218Bi 83 135 218,01432(39)# 33(1) s 1-#
  1. Isotopes avec une demi-vie supérieure à l'âge de l'univers (donc presque stables) en gras.
  2. Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique.
  3. Isotopes stables en gras.
  4. Anciennement considéré comme le produit de désintégration final de la chaîne de désintégration 4n+1.
  5. Radioisotope primordial, une partie est aussi radiogénique du nucléide disparu 237Np.
  6. Anciennement considéré comme le nucléide stable le plus lourd.

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.

Notes et références[modifier | modifier le code]