Isotopes du mercure
Le mercure (Hg, numéro atomique 80) possède 40 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 171 et 210, et 16 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, sept sont stables[1], 196Hg, 198Hg, 199Hg, 200Hg, 201Hg, 202Hg et 204Hg ; ils constituent l'intégralité du mercure naturel, le plus abondant étant 202Hg (29,86 %) et le moins 196Hg (0,15 %). La masse atomique standard attribuée au mercure est de 200,592(3) u.
Parmi les 33 radioisotopes artificiels du mercure, ceux à la plus longue durée de vie sont 194Hg avec une demi-vie de 444 années, 203Hg (46,6 jours) et 197Hg (64 heures). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à cinq heures, et la plupart inférieure à une heure.
Parmi les isomères nucléaires, les plus stables sont 195mHg (t1/2 de 41,6 heures), 197mHg (t1/2 de 23,8 heures) et 193mHg (t1/2 de 11,8 heures), les autres ayant tous une demi-vie inférieure à une heure, et la plupart inférieure à une minute.
À l'exception de 192Hg, 194Hg et 197Hg qui se désintègrent par capture électronique en isotopes de l'or correspondants, les radioisotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent dans un taux variable de désintégration α en isotopes du platine et d'émission de positron (β+), en isotopes de l'or, les plus légers se désintégrant majoritairement par désintégration α, et ce ratio s'inversant à nombre de masse croissant. Les radioisotopes plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β− en isotopes du thallium.
Isotopes notables
[modifier | modifier le code]Mercure naturel
[modifier | modifier le code]Le mercure naturel est constitué des sept isotopes stables 196Hg, 198Hg, 199Hg, 200Hg, 201Hg, 202Hg et 204Hg.
| Isotope | Abondance
(pourcentage molaire) |
|---|---|
| 196Hg | 0,15 (1) % |
| 198Hg | 9,97 (20) % |
| 199Hg | 16,87 (22) % |
| 200Hg | 23,10 (19) % |
| 201Hg | 13,18 (9) % |
| 202Hg | 29,86 (26) % |
| 204Hg | 6,87 (15) % |
Applications
[modifier | modifier le code]La végétation accumule le mercure, principalement par absorption foliaire du mercure gazeux. Ce mercure subit un fractionnement isotopique, il est par exemple appauvri en mercure 199 (199Hg) par rapport au mercure 202 (202Hg), de masse supérieure. Les isotopes du mercure permettent de retracer le rôle de la végétation dans la minéralisation supergène[2].
Mercure 180
[modifier | modifier le code]Le mercure 180 (180Hg) est l'isotope du mercure dont le noyau est constitué de 80 protons et de 100 neutrons. C'est un radioisotope artificiel avec une demi-vie de 2,58 secondes, se désintégrant par émission de positron (52 %) ou radioactivité α (48 %), respectivement en 180Au et 176Pt. Il a été découvert en 2010 que lorsqu'il était produit à partir de thallium 180, il était capable d'une inhabituelle fission spontanée, produisant alors du ruthénium 100 (100Ru) et du krypton 80 (80Kr)[3].
Table des isotopes
[modifier | modifier le code]| Symbole de l'isotope |
Z (p) | N (n) | masse isotopique | Demi-vie | Mode(s) de désintégration[4],[n 1] |
Isotope(s)-fils[n 2] | Spin
nucléaire |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Énergie d'excitation | |||||||
| 171Hg | 80 | 91 | 171,00376(32)# | 80(30) µs [59(+36-16) µs] |
3/2-# | ||
| 172Hg | 80 | 92 | 171,99883(22) | 420(240) µs [0,25(+35-9) ms] |
0 | ||
| 173Hg | 80 | 93 | 172,99724(22)# | 1,1(4) ms [0,6(+5-2) ms] |
3/2-# | ||
| 174Hg | 80 | 94 | 173,992864(21) | 2,0(4) ms [2,1(+18-7) ms] |
0+ | ||
| 175Hg | 80 | 95 | 174,99142(11) | 10,8(4) ms | α | 171Pt | 5/2-# |
| 176Hg | 80 | 96 | 175,987355(15) | 20,4(15) ms | α (98,6 %) | 172Pt | 0+ |
| β+ (1,4 %) | 176Au | ||||||
| 177Hg | 80 | 97 | 176,98628(8) | 127,3(18) ms | α (85 %) | 173Pt | 5/2-# |
| β+ (15 %) | 177Au | ||||||
| 178Hg | 80 | 98 | 177,982483(14) | 0,269(3) s | α (70 %) | 174Pt | 0+ |
| β+ (30 %) | 178Au | ||||||
| 179Hg | 80 | 99 | 178,981834(29) | 1,09(4) s | α (53 %) | 175Pt | 5/2-# |
| β+ (47 %) | 179Au | ||||||
| β+, p (0,15 %) | 178Pt | ||||||
| 180Hg[n 3] | 80 | 100 | 179,978266(15) | 2,58(1) s | β+ (52 %) | 180Au | 0+ |
| α (48 %) | 176Pt | ||||||
| FS | 100Ru, 80Kr | ||||||
| 181Hg | 80 | 101 | 180,977819(17) | 3,6(1) s | β+ (64 %) | 181Au | 1/2(-) |
| α (36 %) | 177Pt | ||||||
| β+, p (0,014 %) | 180Pt | ||||||
| β+, α (9×10−6 %) | 177Ir | ||||||
| 181mHg | 210(40)# keV | 13/2+ | |||||
| 182Hg | 80 | 102 | 181,97469(1) | 10,83(6) s | β+ (84,8 %) | 182Au | 0+ |
| α (15,2 %) | 178Pt | ||||||
| β+, p (10−5 %) | 181Pt | ||||||
| 183Hg | 80 | 103 | 182,974450(9) | 9,4(7) s | β+ (74,5 %) | 183Au | 1/2- |
| α (25,5 %) | 179Pt | ||||||
| β+, p (5,6×10−4 %) | 182Pt | ||||||
| 183m1Hg | 198(14) keV | 13/2+# | |||||
| 183m2Hg | 240(40)# keV | 5# s | β+ | 183Au | 13/2+# | ||
| 184Hg | 80 | 104 | 183,971713(11) | 30,6(3) s | β+ (98,89 %) | 184Au | 0+ |
| α (1,11 %) | 180Pt | ||||||
| 185Hg | 80 | 105 | 184,971899(17) | 49,1(10) s | β+ (94 %) | 185Au | 1/2- |
| α (6 %) | 181Pt | ||||||
| 185mHg | 99,3(5) keV | 21,6(15) s | TI (54 %) | 185Hg | 13/2+ | ||
| β+ (46 %) | 185Au | ||||||
| α (0,03 %) | 181Pt | ||||||
| 186Hg | 80 | 106 | 185,969362(12) | 1,38(6) min | β+ (99,92 %) | 186Au | 0+ |
| α (0,016 %) | 182Pt | ||||||
| 186mHg | 2217,3(4) keV | 82(5) µs | (8-) | ||||
| 187Hg | 80 | 107 | 186,969814(15) | 1,9(3) min | β+ | 187Au | 3/2- |
| α (1,2×10−4 %) | 183Pt | ||||||
| 187mHg | 59(16) keV | 2,4(3) min | β+ | 187Au | 13/2+ | ||
| α (2,5×10−4 %) | 183Pt | ||||||
| 188Hg | 80 | 108 | 187,967577(12) | 3,25(15) min | β+ | 188Au | 0+ |
| α (3,7×10−5 %) | 184Pt | ||||||
| 188mHg | 2724,3(4) keV | 134(15) ns | (12+) | ||||
| 189Hg | 80 | 109 | 188,96819(4) | 7,6(1) min | β+ | 189Au | 3/2- |
| α (3×10−5 %) | 185Pt | ||||||
| 189mHg | 80(30) keV | 8,6(1) min | β+ | 189Au | 13/2+ | ||
| α (3×10−5 %) | 185Pt | ||||||
| 190Hg | 80 | 110 | 189,966322(17) | 20,0(5) min | β+ | 190Au | 0+ |
| α (5×10−5 %) | 186Pt | ||||||
| 191Hg | 80 | 111 | 190,967157(24) | 49(10) min | β+ | 191Au | 3/2(-) |
| 191mHg | 128(22) keV | 50,8(15) min | β+ | 191Au | 13/2+ | ||
| 192Hg | 80 | 112 | 191,965634(17) | 4,85(20) h | CE | 192Au | 0+ |
| α (4×10−6 %) | 188Pt | ||||||
| 193Hg | 80 | 113 | 192,966665(17) | 3,80(15) h | β+ | 193Au | 3/2- |
| 193mHg | 140,76(5) keV | 11,8(2) h | β+ (92,9 %) | 193Au | 13/2+ | ||
| TI (7,1 %) | 193Hg | ||||||
| 194Hg | 80 | 114 | 193,965439(13) | 444(77) a | CE | 194Au | 0+ |
| 195Hg | 80 | 115 | 194,966720(25) | 10,53(3) h | β+ | 195Au | 1/2- |
| 195mHg | 176,07(4) keV | 41,6(8) h | TI (54,2 %) | 195Hg | 13/2+ | ||
| β+ (45,8 %) | 195Au | ||||||
| 196Hg | 80 | 116 | 195,965833(3) | Observé stable[n 4] | 0+ | ||
| 197Hg | 80 | 117 | 196,967213(3) | 64,14(5) h | CE | 197Au | 1/2- |
| 197mHg | 298,93(8) keV | 23,8(1) h | TI (91,4 %) | 197Hg | 13/2+ | ||
| CE (8,6 %) | 197Au | ||||||
| 198Hg | 80 | 118 | 197,9667690(4) | Observé stable[n 5] | 0+ | ||
| 199Hg | 80 | 119 | 198,9682799(4) | Observé stable[n 6] | 1/2- | ||
| 199mHg | 532,48(10) keV | 42,66(8) min | TI | 199Hg | 13/2+ | ||
| 200Hg | 80 | 120 | 199,9683260(4) | Observé stable[n 7] | 0+ | ||
| 201Hg | 80 | 121 | 200,9703023(6) | Observé stable[n 8] | 3/2- | ||
| 201mHg | 766,22(15) keV | 94(3) µs | 13/2+ | ||||
| 202Hg | 80 | 122 | 201,9706430(6) | Observé stable[n 9] | 0+ | ||
| 203Hg | 80 | 123 | 202,9728725(18) | 46,595(6) j | β− | 203Tl | 5/2- |
| 203mHg | 933,14(23) keV | 24(4) µs | (13/2+) | ||||
| 204Hg | 80 | 124 | 203,9734939(4) | Observé stable[n 10] | 0+ | ||
| 205Hg | 80 | 125 | 204,976073(4) | 5,14(9) min | β− | 205Tl | 1/2- |
| 205mHg | 1556,40(17) keV | 1,09(4) ms | TI | 205Hg | 13/2+ | ||
| 206Hg | 80 | 126 | 205,977514(22) | 8,15(10) min | β− | 206Tl | 0+ |
| 207Hg | 80 | 127 | 206,98259(16) | 2,9(2) min | β− | 207Tl | (9/2+) |
| 208Hg | 80 | 128 | 207,98594(32)# | 42(5) min [41(+5-4) min] |
β− | 208Tl | 0+ |
| 209Hg | 80 | 129 | 208,99104(21)# | 37(8) s | 9/2+# | ||
| 210Hg | 80 | 130 | 209,99451(32)# | 10# min [>300 ns] |
0+ | ||
- ↑ Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI : transition isomérique ;
FS : Fission spontanée. - ↑ Isotopes stables en gras.
- ↑ Quand il est produit à partir de 180Tl, il est capable de fission spontanée en donnant 100Ru et 80Kr.
- ↑ Soupçonné de désintégration α en 192Pt ou de double désintégration β+β+ en 196Pt avec une demi-vie supérieure à 2,5×1018 années.
- ↑ Soupçonné de désintégration α en 194Pt.
- ↑ Soupçonné de désintégration α en 195Pt.
- ↑ Soupçonné de désintégration α en 196Pt.
- ↑ Soupçonné de désintégration α en 197Pt.
- ↑ Soupçonné de désintégration α en 198Pt.
- ↑ Soupçonné de désintégration α en 200Pt ou de double désintégration β−β− en 204Pb.
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[5].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- ↑ Ils sont cependant soupçonnés de se désintégrer par radioactivité α en isotopes du platine, même si cette désintégration n'a jamais été observée.
- ↑ (en) Ruo-Lin Liu, Martin Yan Hei Li, Run-Sheng Yin, Mei-Fu Zhou et Jun-Hong Zhao, « Mercury isotope perspectives on vegetation-enhanced nickel mobilization and migration during laterite formation », Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 414, , p. 100-113 (DOI 10.1016/j.gca.2025.12.032).
- ↑ (en) « Mercury serves up a nuclear surprise : a new type of fission », sur Scientific American (consulté le ).
- ↑ (en) Universal Nuclide Chart
- ↑ (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le )
- Masse des isotopes depuis :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, vol. 729, , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du ])
- Compositions isotopiques et masses atomiques standards :
- (en) J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman et P. D. P. Taylor, « Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) », Pure Appl. Chem., vol. 75, no 6, , p. 683–800 (DOI 10.1351/pac200375060683, lire en ligne)
- (en) M. E. Wieser, « Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) », Pure Appl. Chem., vol. 78, no 11, , p. 2051–2066 (DOI 10.1351/pac200678112051, lire en ligne), résumé
- Demi-vies, spins et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, vol. 729, , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du ])
- (en) National Nuclear Data Center, « NuDat 2.1 database », Laboratoire national de Brookhaven (consulté en )
- (en) N. E. Holden, CRC Handbook of Chemistry and Physics, D. R. Lide, CRC Press, , 85e éd., 2712 p. (ISBN 978-0-8493-0485-9, lire en ligne), « Table of the Isotopes », Section 11
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Isotopes of mercury » (voir la liste des auteurs).
| 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 |
