Isotopes du palladium

Le palladium (Pd, numéro atomique 46) possède 38 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 91 et 128, et 16 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, six sont stables, ¹⁰²Pd, ¹⁰⁴Pd, ¹⁰⁵Pd, ¹⁰⁶Pd, ¹⁰⁸Pd et ¹¹⁰Pd. Ils constituent l'ensemble du palladium naturel, dans des proportions variant de 1 à 27 %. On attribue au palladium une masse atomique standard de 106,42(1) u.

Parmi les 32 radioisotopes connus du palladium, les plus stables sont ¹⁰⁷Pd, avec une demi-vie de 6,5 millions d'années, ¹⁰³Pd (17 jours), et ¹⁰⁰Pd (3,63 jours. Tous les autres radioisotopes caractérisés ont une demi-vie inférieure à une demi-heure, à l'exception de ¹⁰¹Pd (8,47 heures), ¹⁰⁹Pd (13,7 heures), et ¹¹²Pd (21 heures).

Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables (A < 102) se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du rhodium, à l'exception de ¹⁰⁰Pd, qui, comme ¹⁰³Pd, se désintègre par capture électronique, tous deux en isotopes du rhodium également. Les radioisotopes plus lourds (A ≥ 107) se désintègrent eux principalement par désintégration β⁻ en isotopes de l'argent.

Isotopes notables

Palladium naturel

Six isotopes du palladium sont stables et constituent l'ensemble du palladium naturel, ¹⁰²Pd, ¹⁰⁴Pd, ¹⁰⁵Pd, ¹⁰⁶Pd, ¹⁰⁸Pd et ¹¹⁰Pd. Parmi eux, ¹⁰²Pd et ¹¹⁰Pd sont soupçonnés de se désintégrer très lentement par double radiation β, cependant ces désintégrations n'ont pour l'instant jamais été observées.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
¹⁰²Pd	1,02 (1) %
¹⁰⁴Pd	11,14 (8) %
¹⁰⁵Pd	22,33 (8) %
¹⁰⁶Pd	27,33 (3) %
¹⁰⁸Pd	26,46 (9) %
¹¹⁰Pd	11,72 (9) %

Palladium 103

Le palladium 103 (¹⁰³Pd) est l'isotope du palladium dont le noyau est constitué de 46 protons et de 57 neutrons. C'est un radioisotope se désintégrant par capture électronique en rhodium 103, avec une demi-vie de 17 jours. Dans la réaction, il émet un rayon gamma de 21 keV. Le palladium 103 est notamment utilisé en radiothérapie dans les cas de cancer de la prostate ou de mélanome de la choroïde. Il peut être produit à partir du palladium 102 ou du rhodium 103 en utilisant un cyclotron.

Palladium 107

Produits de fission
à vie longue
Propriété : Unité :	t^½ Ma	Rendement %	Q * keV	βγ *
⁹⁹Tc	0,211	6,1385	294	β
¹²⁶Sn	0,230	0,1084	4 050	βγ
⁷⁹Se	0,327	0,0447	151	β
⁹³Zr	1,53	5,4575	91	βγ
¹³⁵Cs	2,3	6,9110	269	β
¹⁰⁷Pd	6,5	1,2499	33	β
¹²⁹I	15,7	0,8410	194	βγ

Le palladium 107 (¹⁰⁷Pd) est l'isotope du palladium dont le noyau est constitué de 46 protons et de 61 neutrons. C'est un radioisotope se désintégrant par désintégration β⁻ pure (pas d'émission gamma) en argent 107. Le palladium 107 n'existe pas dans les échantillons naturels mais il était présent lors de la formation du Système solaire (radioactivité éteinte).

Le palladium 107 est produit en grande quantité dans les réacteurs nucléaires, comme produit des réactions de fission (avec un rendement de 0,14 %), ce qui en fait l'un des plus importants métaux de transition au sein des produits de fission trouvés dans les combustibles usagés et certains déchets radioactifs. Le taux de ¹⁰⁷Pd d'un combustible irradié de référence^[1] est de 200 g·t^-1 ^[2], mais sa concentration dans l'environnement ne semble jamais avoir été mesurée (ou non publiée)^[2].

Selon l'IRSN^[2], « le palladium 107 n'a jamais pas étudié du point de vue de la radioécologie » (les données radioécologiques parfois citées pour le palladium 107 « ne proviennent pas d'expérimentations mais d'analogies avec d'autres radionucléides »). Il n'y a pas de données spécifiques sur le « comportement du palladium 107 dans les écosystèmes continentaux »^[2], mais quelques indices toxicologiques peuvent être apportés par des travaux ayant porté sur le palladium stable des pots catalytiques automobiles qui montrent notamment que le palladium est le plus mobile parmi les platinoïdes^[2].

Le palladium 107 est l'un des 7 produits de fission à vie longue, avec la seconde plus grande demi-vie (6,5 millions d'années^[3]), mais est le moins radioactif (énergie de désintégration de 33 keV, activité spécifique de 5 × 10⁻⁴ Ci/g).

Son rendement par neutrons thermiques à partir de l'uranium 235 est de 0,1629 % par fission, soit un quart de celui de l'iode 129, ou un 1/40^e de ceux du technétium 99, du zirconium 93, et de césium 135. Son rendement à partir de l'uranium 233 est significativement plus bas, en revanche il est largement plus grand (3,3 %) à partir du plutonium 239. Les rendements sont aussi plus importants dans les réacteurs à neutrons rapides, ou par fission d'éléments plus lourds.

Du fait de la dilution, et du fait que la section efficace du ¹⁰⁵Pd est onze fois plus importante, le ¹⁰⁷Pd ne peut pas être traité par transmutation nucléaire. Cependant, comme c'est un métal noble, le palladium est moins mobile dans l'environnement que l'iode ou le technétium.

L'isotope radiogénique ¹⁰⁷Ag est le produit de désintégration de ¹⁰⁷Pd. Il a été découvert pour la première fois dans la météorite de Santa Clara en 1978.

Cette découverte a permis de poser l'hypothèse que la coalescence et la différenciation des petites planètes à noyau de fer se sont déroulées 10 millions d'années après la période de nucléosynthèse.

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie^{[n 1]}	Mode(s) de désintégration^[4]^,^{[n 2]}	Isotope(s)-fils^{[n 3]}	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie^{[n 1]}	Mode(s) de désintégration^[4]^,^{[n 2]}	Isotope(s)-fils^{[n 3]}	Spin nucléaire
⁹¹Pd	46	45	90,94911(61)#	10# ms [>1,5 µs]	β⁺	⁹¹Rh	7/2+#
⁹²Pd	46	46	91,94042(54)#	1,1(3) s [0,7(+4-2) s]	β⁺	⁹²Rh	0+
⁹³Pd	46	47	92,93591(43)#	1,07(12) s	β⁺	⁹³Rh	(9/2+)
^93mPd	0+X keV			9,3(+25-17) s
⁹⁴Pd	46	48	93,92877(43)#	9,0(5) s	β⁺	⁹⁴Rh	0+
^94mPd	4884,4(5) keV			530(10) ns			(14+)
⁹⁵Pd	46	49	94,92469(43)#	10# s	β⁺	⁹⁵Rh	9/2+#
^95mPd	1860(500)# keV			13,3(3) s	β⁺ (94,1 %)	⁹⁵Rh	(21/2+)
					TI (5 %)	⁹⁵Pd
					β⁺, p (0,9 %)	⁹⁴Ru
⁹⁶Pd	46	50	95,91816(16)	122(2) s	β⁺	⁹⁶Rh	0+
^96mPd	2530,8(1) keV			1,81(1) µs			8+
⁹⁷Pd	46	51	96,91648(32)	3,10(9) min	β⁺	⁹⁷Rh	5/2+#
⁹⁸Pd	46	52	97,912721(23)	17,7(3) min	β⁺	⁹⁸Rh	0+
⁹⁹Pd	46	53	98,911768(16)	21,4(2) min	β⁺	⁹⁹Rh	(5/2)+
¹⁰⁰Pd	46	54	99,908506(12)	3,63(9) j	CE	¹⁰⁰Rh	0+
¹⁰¹Pd	46	55	100,908289(19)	8,47(6) h	β⁺	¹⁰¹Rh	5/2+
¹⁰²Pd	46	56	101,905609(3)	Observé stable^{[n 4]}			0+
¹⁰³Pd^{[n 5]}	46	57	102,906087(3)	16,991(19) j	CE	¹⁰³Rh	5/2+
^103mPd	784,79(10) keV			25(2) ns			11/2-
¹⁰⁴Pd	46	58	103,904036(4)	Stable^{[n 6]}			0+
¹⁰⁵Pd^{[n 7]}	46	59	104,905085(4)	Stable^{[n 6]}			5/2+
¹⁰⁶Pd^{[n 7]}	46	60	105,903486(4)	Stable^{[n 6]}			0+
¹⁰⁷Pd^{[n 8]}	46	61	106,905133(4)	6,5(3)×10⁶ a	β⁻	¹⁰⁷Ag	5/2+
^107m1Pd	115,74(12) keV			0,85(10) µs			1/2+
^107m2Pd	214,6(3) keV			21,3(5) s	TI	¹⁰⁷Pd	11/2-
¹⁰⁸Pd^{[n 7]}	46	62	107,903892(4)	Stable^{[n 6]}			0+
¹⁰⁹Pd^{[n 7]}	46	63	108,905950(4)	13,7012(24) h	β⁻	^109mAg	5/2+
^109m1Pd	113,400(10) keV			380(50) ns			1/2+
^109m2Pd	188,990(10) keV			4,696(3) min	TI	¹⁰⁹Pd	11/2-
¹¹⁰Pd^{[n 7]}	46	64	109,905153(12)	Observé stable^{[n 9]}			0+
¹¹¹Pd	46	65	110,907671(12)	23,4(2) min	β⁻	^111mAg	5/2+
^111mPd	172,18(8) keV			5,5(1) h	TI	¹¹¹Pd	11/2-
^111mPd	172,18(8) keV			5,5(1) h	β⁻	^111mAg	11/2-
¹¹²Pd	46	66	111,907314(19)	21,03(5) h	β⁻	¹¹²Ag	0+
¹¹³Pd	46	67	112,91015(4)	93(5) s	β⁻	^113mAg	(5/2+)
^113mPd	81,1(3) keV			0,3(1) s	TI	¹¹³Pd	(9/2-)
¹¹⁴Pd	46	68	113,910363(25)	2,42(6) min	β⁻	¹¹⁴Ag	0+
¹¹⁵Pd	46	69	114,91368(7)	25(2) s	β⁻	^115mAg	(5/2+)#

Isotopes notables

Palladium naturel

Palladium 103

Palladium 107

Table des isotopes

Remarques

Notes et références