Élément monoisotopique

Les éléments monoisotopiques sont caractérisés, à une exception, par un nombre de protons (Z) impair et un nombre de neutrons pair. Du fait du gain d'énergie par effets d'appariement nucléaire, un nombre impair provoque une instabilité chez les isotopes à Z impair qui doit être au moins compensée par un ensemble de neutrons complètement appariés pour avoir un isotope stable.

Le seul élément monoisotopique qui échappe à la règle est le béryllium 9 qui possède 4 protons et 5 neutrons. Dans ce cas, l'isotope avec le même nombre de protons et de neutrons (4 de chaque) est trop instable, il se désintègre très facilement par double désintégration α qui est favorisée par la liaison extrêmement forte à l'intérieur du noyau d'hélium 4. Il ne peut pas avoir non plus d'isotope stable stable avec 4 protons et 6 neutrons car le ratio protons/neutrons est beaucoup trop déséquilibré pour un élément aussi léger (cependant, le béryllium 10, bien que radioactif, a une demi-vie de 1,36 million d'années — trop faible pour en faire un isotope primordial — ce qui indique une inhabituelle stabilité pour un isotope léger aussi déséquilibré).

L'ensemble des éléments monoisotopiques recouvre partiellement celui des 22 éléments mononucléidiques, caractérisés par le fait d'avoir un seul isotope présent dans la nature[1], mais il n'y est pas égal ou ne l'inclut pas. La raison est que si ces éléments ne possèdent qu'un seul isotope stable, ils peuvent posséder des radioisotopes primordiaux à durée de vie longue, et coexistent donc avec ces derniers dans la nature, formant parfois avec eux des mélanges, ce qui les empêche d'être mononucléidiques.
C'est le cas de 7 éléments, le vanadium, le rubidium, l'indium, le lanthane, l'europium, le rhénium et le lutécium. Il arrive même parfois que l'isotope radioactif soit le plus abondant, voire représente la quasi-totalité de la fraction isotopique (cas de l'indium, dont plus de 95 % est présent sous la forme d'indium 115, radioactif).

Il faut ajouter à cela le cas de deux autres éléments : le bismuth[2] et le thorium, éléments mononucléidiques primordiaux mais non monoisotopiques car, leur seul isotope présent dans la nature étant un radioisotope, ils ne possèdent donc pas d'isotope stable.

Les éléments non-mononucléidiques sont marqués d'un astérisque, et leur radioisotope primordial à vie longue est donné. Dans deux cas notables (indium et rhénium), l'isotope le plus abondant est l'isotope légèrement radioactif, et dans le cas de l'europium, celui-ci représente presque la moitié de l'abondance naturelle.

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Monoisotopic element » (voir la liste des auteurs).