Isotopes du thallium

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Le thallium (symbole Tl, numéro atomique 81) possède 37 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 176 et 212, et 42 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, seuls deux, 203Tl et 205Tl, sont stables[a] ; ils constituent la quasi-totalité du thallium naturel[b], dans un ratio 30/70. La masse atomique standard attribuée au thallium est de 204,3833(2) u.

Parmi les 35 radioisotopes du thallium artificiels, ceux à la plus longue durée de vie sont 204Tl avec une demi-vie de 3,78 années, et 202Tl (12,23 jours). Parmi les radioisotopes naturels (issus de la chaîne désintégration d'isotopes de l'uranium ou du thorium), 207Tl a la plus longue demi-vie (4,77 minutes).

Les isotopes plus légers que 203Tl et de nombre de masse supérieurs à 181 se désintègrent principalement par émission de positron+), en isotopes du mercure, à l'exception de 201Tl qui se désintègre lui par capture électronique. Les isotopes plus légers se désintègrent eux soit par émission de proton, soit radioactivité α, ou encore partiellement par radioactivité α et partiellement par émission de positron, en isotopes du mercure ou de l'or. Les radioisotopes plus lourds que 203Tl se désintègrent eux principalement par désintégration β- en isotopes du plomb.

En état totalement ionisé, l'isotope 205Tl devient β-radioactif, se désintégrant en 205Pb[1], ce qui signifie que dans cet état, le thallium possède un seul isotope stable, 203Tl.

Isotopes notables[modifier | modifier le code]

Thallium naturel[modifier | modifier le code]

Le thallium naturel est constitué des deux isotopes stables 203Tl et 205Tl, et de traces des radioisotopes présents dans les chaînes de désintégration de l'uranium et du thorium (206Tl et 210Tl comme descendants de l'uranium 238, 207Tl descendant de l'uranium 235, et 208Tl descendant du thorium 232). Comme les quatre radioisotopes naturels ont tous des demi-vies très courtes (inférieure à cinq minutes), ils sont présents en quantités trop infimes pour être quantifiables dans le sol.

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

Gamme de variation

naturelle

203Tl 29,52 (1) % 29,494 - 29,528 %
205Tl 70,48 (1) % 70,472 - 70,506 %

Thallium 201[modifier | modifier le code]

Le thallium 201 (201Tl) est l'isotope du thallium dont le noyau est constitué de 81 protons et de 120 neutrons. C'est un radioisotope artificiel se désintégrant par capture électronique en mercure 201 avec un demi-vie de 72,912 heures. Il est obtenu par décroissance radioactive du plomb 201 lui-même obtenu dans un cyclotron, en bombardant des cibles de thallium 203 par des protons, selon la réaction[2] :

203Tl (p,3n) → 201Pb → 201Tl

Ayant des caractéristiques analogues au potassium, le thallium 201 est employé comme traceur radioactif en médecine nucléaire diagnostique, principalement en scintigraphie myocardique.

Thallium 205[modifier | modifier le code]

L'un des deux isotopes stables du thallium, il est l'un des descendants possibles (bien que très minoritaire par cette voie) de la chaîne de désintégration de l'uranium 238.[3]

Thallium 206[modifier | modifier le code]

Le thallium 206 est un descendant possible mais très minoritaire du bismuth 210, faisant partie de la chaîne de désintégration du radium 226 (ou de l'uranium 238). Il était historiquement appelé radium E".

Thallium 207[modifier | modifier le code]

Le thallium 207 était historiquement appelé actinium C".

Thallium 208[modifier | modifier le code]

Le thallium 208 fait partie de la chaîne de désintégration du thorium 232, d'où son appellation historique de thorium C".

Thallium 210[modifier | modifier le code]

Le thallium 210 a d'abord été appelé « radium C" » car c'est l'un des descendants minoritaires de 214Bi, lui-même anciennement appelé « radium C » (car présent dans la chaîne de désintégration du radium 226).

Table des isotopes[modifier | modifier le code]

Symbole
de l'isotope
Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie[c] Mode(s) de
désintégration[4],[d]
Isotope(s)

fils[e]

Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
176Tl 81 95 176,00059(21)# 5,2(+30-14) ms (3-,4-,5-)
177Tl 81 96 176,996427(27) 18(5) ms p 176Hg (1/2+)
α (rare) 173Au
177mTl 807(18) keV 230(40) µs p 176Hg (11/2-)
α 173Au
178Tl 81 97 177,99490(12)# 255(10) ms α 174Au
p (rare) 177Hg
179Tl 81 98 178,99109(5) 270(30) ms α 175Au (1/2+)
p (rare) 178Hg
179mTl 860(30)# keV 1,60(16) ms α 175Au (9/2-)
TI (rare) 179Tl
180Tl 81 99 179,98991(13)# 1,5(2) s α (75 %) 176Au
β+ (25 %) 180Hg
FS (10−4 %) 100Ru, 80Kr[5]
181Tl 81 100 180,986257(10) 3,2(3) s α 177Au 1/2+#
β+ 181Hg
181mTl 857(29) keV 1,7(4) ms α 177Au 9/2-#
β+ 181Hg
182Tl 81 101 181,98567(8) 2,0(3) s β+ (96 %) 182Hg 2-#
α (4 %) 178Au
182m1Tl 100(100)# keV 2,9(5) s α 178Au (7+)
β+ (rare) 182Hg
182m2Tl 600(140)# keV 10-
183Tl 81 102 182,982193(10) 6,9(7) s β+ (98 %) 183Hg 1/2+#
α (2 %) 179Au
183m1Tl 630(17) keV 53,3(3) ms TI (99,99 %) 183Tl 9/2-#
α (0,01 %) 179Au
183m2Tl 976,8(3) keV 1,48(10) µs (13/2+)
184Tl 81 103 183,98187(5) 9,7(6) s β+ 184Hg 2-#
184m1Tl 100(100)# keV 10# s β+ (97,9 %) 184Hg 7+#
α (2,1 %) 180Au
184m2Tl 500(140)# keV >20 ns (10-)
185Tl 81 104 184,97879(6) 19,5(5) s α 181Au 1/2+#
β+ 185Hg
185mTl 452,8(20) keV 1,93(8) s TI (99,99 %) 185Tl 9/2-#
α (0,01 %) 181Au
β+ 185Hg
186Tl 81 105 185,97833(20) 40# s β+ 186Hg (2-)
α (0,006 %) 182Au
186m1Tl 320(180) keV 27,5(10) s β+ 186Hg (7+)
186m2Tl 690(180) keV 2,9(2) s (10-)
187Tl 81 106 186,975906(9) ~51 s β+ 187Hg (1/2+)
α (rare) 183Au
187mTl 335(3) keV 15,60(12) s α 183Au (9/2-)
TI 187Tl
β+ 187Hg
188Tl 81 107 187,97601(4) 71(2) s β+ 188Hg (2-)
188m1Tl 40(30) keV 71(1) s β+ 188Hg (7+)
188m2Tl 310(30) keV 41(4) ms (9-)
189Tl 81 108 188,973588(12) 2,3(2) min β+ 189Hg (1/2+)
189mTl 257,6(13) keV 1,4(1) min β+ (96 %) 189Hg (9/2-)
TI (4 %) 189Tl
190Tl 81 109 189,97388(5) 2,6(3) min β+ 190Hg 2(-)
190m1Tl 130(90)# keV 3,7(3) min β+ 190Hg 7(+#)
190m2Tl 290(70)# keV 750(40) µs (8-)
190m3Tl 410(70)# keV >1 µs 9-
191Tl 81 110 190,971786(8) 20# min β+ 191Hg (1/2+)
191mTl 297(7) keV 5,22(16) min β+ 191Hg 9/2(-)
192Tl 81 111 191,97223(3) 9,6(4) min β+ 192Hg (2-)
192m1Tl 160(50) keV 10,8(2) min β+ 192Hg (7+)
192m2Tl 407(54) keV 296(5) ns (8-)
193Tl 81 112 192,97067(12) 21,6(8) min β+ 193Hg 1/2(+#)
193mTl 369(4) keV 2,11(15) min TI (75 %) 193Tl 9/2-
β+ (25 %) 193Hg
194Tl 81 113 193,97120(15) 33,0(5) min β+ 194Hg 2-
α (10−7 %) 190Au
194mTl 300(200)# keV 32,8(2) min β+ 194Hg (7+)
195Tl 81 114 194,969774(15) 1,16(5) h β+ 195Hg 1/2+
195mTl 482,63(17) keV 3,6(4) s TI 195Tl 9/2-
196Tl 81 115 195,970481(13) 1,84(3) h β+ 196Hg 2-
196mTl 394,2(5) keV 1,41(2) h β+ (95,5 %) 196Hg (7+)
TI (4,5 %) 196Tl
197Tl 81 116 196,969575(18) 2,84(4) h β+ 197Hg 1/2+
197mTl 608,22(8) keV 540(10) ms TI 197Tl 9/2-
198Tl 81 117 197,97048(9) 5,3(5) h β+ 198Hg 2-
198m1Tl 543,5(4) keV 1,87(3) h β+ (54 %) 198Hg 7+
TI (46 %) 198Tl
198m2Tl 687,2(5) keV 150(40) ns (5+)
198m3Tl 742,3(4) keV 32,1(10) ms (10-)#
199Tl 81 118 198,96988(3) 7,42(8) h β+ 199Hg 1/2+
199mTl 749,7(3) keV 28,4(2) ms TI 199Tl 9/2-
200Tl 81 119 199,970963(6) 26,1(1) h β+ 200Hg 2-
200m1Tl 753,6(2) keV 34,3(10) ms TI 200Tl 7+
200m2Tl 762,0(2) keV 0,33(5) µs 5+
201Tl[f] 81 120 200,970819(16) 72,912(17) h CE 201Hg 1/2+
201mTl 919,50(9) keV 2,035(7) ms TI 201Tl (9/2-)
202Tl 81 121 201,972106(16) 12,23(2) j β+ 202Hg 2-
202mTl 950,19(10) keV 572(7) µs 7+
203Tl 81 122 202,9723442(14) Observé stable[g] 1/2+
203mTl 3400(300) keV 7,7(5) µs (25/2+)
204Tl 81 123 203,9738635(13) 3,78(2) a β- (97,1 %) 204Pb 2-
CE (2,9 %) 204Hg
204m1Tl 1104,0(4) keV 63(2) µs (7)+
204m2Tl 2500(500) keV 2,6(2) µs (12-)
204m3Tl 3500(500) keV 1,6(2) µs (20+)
205Tl[h] 81 124 204,9744275(14) Observé stable[i] 1/2+
205m1Tl 3290,63(17) keV 2,6(2) µs 25/2+
205m2Tl 4835,6(15) keV 235(10) ns (35/2-)
206Tl 81 125 205,9761103(15) 4,200(17) min β- 206Pb 0-
206mTl 2643,11(19) keV 3,74(3) min TI 206Tl (12-)
207Tl 81 126 206,977419(6) 4,77(2) min β- 207Pb 1/2+
207mTl 1348,1(3) keV 1,33(11) s TI (99,9 %) 207Tl 11/2-
β- (0,1 %) 207Pb
208Tl 81 127 207,9820187(21) 3,053(4) min β- 208Pb 5(+)
209Tl 81 128 208,985359(8) 2,161(7) min β- 209Pb (1/2+)
210Tl 81 129 209,990074(12) 1,30(3) min β- (99,991 %) 210Pb (5+)#
β-, n (0,009 %) 209Pb
211Tl 81 130 210,99348(22)# 1# min
[>300 ns]
1/2+#
212Tl 81 131 211,99823(32)# 30# s
[>300 ns]
5+#


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[6].

Notes, références et sources[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Ils sont cependant soupçonnés de se désintégrer par radioactivité α en isotopes de l'or, même si cette désintégration n'a jamais été observée.
  2. le reste du thallium naturel étant constitué de traces de radioisotopes à faible durée de vie (<5 minutes) issus de la chaîne de désintégration d'isotopes de l'uranium et du thorium.
  3. En gras pour les isotopes avec des demi-vies plus grandes que l'âge de l'univers (presque stables).
  4. Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique ;
    FS : fission spontanée.
  5. Isotopes stables en gras.
  6. Principal isotope utilisé en scintigraphie.
  7. Soupçonné de subir une désintégration α en 199Au.
  8. Produit final de la chaîne de désintégration 4n+1 (chaîne de la série du neptunium).
  9. Soupçonné de subir une désintégration α en 201Au.

Références[modifier | modifier le code]

  1. [1]
  2. [2]
  3. « Isotope data for Uranium238 in the Periodic Table », sur www.periodictable.com (consulté le 14 mars 2016)
  4. (en)Universal Nuclide Chart
  5. [3]
  6. (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le 16 septembre 2010)

Sources[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