Isotopes de l'aluminium

L'aluminium (Al) possède 22 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 21 et 42, ainsi que quatre isomères nucléaires. Seul ²⁷Al est stable, ce qui fait de l'aluminium un élément monoisotopique. Si le radioisotope ²⁶Al existe également dans la nature à l'état de traces comme isotope cosmogénique (d'une demi-vie de 7,17×10⁵ années), l'abondance de ²⁷Al est telle qu'on considère l'aluminium comme mononucléidique et on lui attribue une masse atomique standard de 26,9815386(8) u.

Tous les autres isotopes de l'aluminium ont une demi-vie inférieure à 7 minutes, et pour la plupart d'entre eux inférieure à une seconde. Les isotopes plus légers que ²⁷Al se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du magnésium, plus rarement en isotopes du sodium ou du néon, ceux plus lourds par désintégration β⁻ en isotopes du silicium.

Aluminium 26

Schéma de désintégration pour ²⁶Al et ^26mAl en ²⁶Mg [1].

Le noyau de l'aluminium 26 (²⁶Al) est constitué de 13 protons et de 13 neutrons. Il se désintègre par désintégration β⁺ en magnésium 26 avec une demi-vie de 0,717 million d'années, ce qui donne une activité massique de 7,07 × 10⁸ Bq/g.

L'aluminium 26 était déjà présent lors de la formation du Système solaire : ces noyaux initiaux ont aujourd'hui disparu (radioactivité éteinte), mais ils ont laissé des traces sous la forme d'un excès du rapport isotopique ²⁶Mg/²⁴Mg (par rapport à sa valeur habituelle). Le rapport ²⁶Al/²⁷Al initial du Système solaire, déduit des isochrones Al-Mg des enclaves réfractaires des chondrites de type CV, est estimé[2] à 5,2 × 10⁻⁵. Les rapports initiaux obtenus pour les inclusions réfractaires à grains fins de sept chondrites CR dites « réduites » s'étagent de (5,19 ± 0,17) à (3,35 ± 0,21) × 10⁻⁵, ce qu'on interprète comme dû à la décroissance radioactive de ²⁶Al dans la nébuleuse solaire, et donc comme un intervalle de temps (entre les dates de formation de ces inclusions) de[2] 0,44 ± 0,07 Ma.

Sur Terre, l'aluminium 26 est produit à partir de l'argon 40 par spallation des rayons cosmiques dans l'atmosphère terrestre[3]. L'aluminium 26 dû aux rayons cosmiques est mis à profit pour la datation radiométrique des sédiments marins, des nodules polymétalliques, de la glace des glaciers, du quartz, des formations rocheuses et des météorites.

Table des isotopes

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
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie	Mode(s) de désintégration[4] - [n 1]	Isotope(s)-fils[n 2]	Spin nucléaire
²¹Al	13	8	21,02804(32)#	<35 ns	p	²⁰Mg	1/2+#
²²Al	13	9	22,01952(10)#	59(3) ms	β⁺ (96,7 %)	²²Mg	(3)+
					β⁺, 2p (2,5 %)	²⁰Ne
					β⁺, p (0,8 %)	²¹Na
²³Al	13	10	23,007267(20)	470(30) ms	β⁺ (92 %)	²³Mg	5/2+#
²³Al	13	10	23,007267(20)	470(30) ms	β⁺, p (8 %)	²²Na	5/2+#
^23mAl				~0,35 s			#79
²⁴Al	13	11	23,9999389(30)	2,053(4) s	β⁺ (99,95 %)	²⁴Mg	4+
					β⁺, α (0,0349 %)	²⁰Ne
					β⁺, p (0,0159 %)	²³Na
^24mAl	425,8(1) keV			131,3(25) ms	TI (82 %)	²⁴Al	1+
					β⁺ (18 %)	²⁴Mg
					β⁺, α	²⁰Ne
²⁵Al	13	12	24,9904281(5)	7,183(12) s	β⁺	²⁵Mg	5/2+
²⁶Al[n 3] - [n 4]	13	13	25,98689169(6)	7,17(24)×10⁵ a	β⁺	²⁶Mg	5+
^26mAl	228,305(13) keV			6,3452(19) s	β⁺	²⁶Mg	0+
²⁷Al	13	14	26,98153863(12)	Stable			5/2+
²⁸Al	13	15	27,98191031(14)	2,2414(12) min	β⁻	²⁸Si	3+
²⁹Al	13	16	28,9804450(13)	6,56(6) min	β⁻	²⁹Si	5/2+
³⁰Al	13	17	29,982960(15)	3,60(6) s	β⁻	³⁰Si	3+
³¹Al	13	18	30,983947(22)	644(25) ms	β⁻ (98,4 %)	³¹Si	(3/2,5/2)+
³¹Al	13	18	30,983947(22)	644(25) ms	β⁻, n (1,6 %)	³⁰Si	(3/2,5/2)+
³²Al	13	19	31,98812(9)	31,7(8) ms	β⁻ (99,3 %)	³²Si	1+
³²Al	13	19	31,98812(9)	31,7(8) ms	β⁻, n (0,7 %)	³¹Si	1+
^32mAl	955,7(4) keV			200(20) ns			(4+)
³³Al	13	20	32,99084(8)	41,7(2) ms	β⁻ (91,5 %)	³³Si	(5/2+)#
³³Al	13	20	32,99084(8)	41,7(2) ms	β⁻, n (8,5 %)	³²Si	(5/2+)#
³⁴Al	13	21	33,99685(12)	56,3(5) ms	β⁻ (87,5 %)	³⁴Si	4-#
³⁴Al	13	21	33,99685(12)	56,3(5) ms	β⁻, n (12,5 %)	³³Si	4-#
³⁵Al	13	22	34,99986(19)	38,6(4) ms	β⁻ (74 %)	³⁵Si	5/2+#
³⁵Al	13	22	34,99986(19)	38,6(4) ms	β⁻, n (26 %)	³³Si	5/2+#
³⁶Al	13	23	36,00621(23)	90(40) ms	β⁻ (69 %)	³⁶Si
³⁶Al	13	23	36,00621(23)	90(40) ms	β⁻, n (31 %)	³⁵Si
³⁷Al	13	24	37,01068(36)	10,7(13) ms	β⁻	³⁷Si	3/2+
³⁸Al	13	25	38,01723(78)	7,6(6) ms	β⁻	³⁸Si
³⁹Al	13	26	39,02297(158)	7,6(16) ms	β⁻	³⁹Si	3/2+#
⁴⁰Al	13	27	40,03145(75)#	10# ms [>260 ns]
⁴¹Al	13	28	41,03833(86)#	2# ms [>260 ns]			3/2+#
⁴²Al	13	29	42,04689(97)#	1 ms

Abréviation :
TI : transition isomérique.
Isotopes stables en gras.
Utilisé en datation radiométrique pour des évènements du début de l'histoire du système solaire et pour les météorites.
Isotope cosmogénique.

Remarques

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 incertitudes élargies.

Notes et références

(en) R. Diehl, « ²⁶Al in the inner Galaxy », Astrophysics and Astronomy, vol. 449, n^o 3,‎ 13 décembre 2005, p. 1025–1031 (DOI 10.1051/0004-6361:20054301, lire en ligne, consulté le 12 juin 2019)
(en) Noriyuki Kawasaki, Sohei Wada, Changkun Park, Naoya Sakamoto et Hisayoshi Yurimoto, « Variations in initial ²⁶Al/²⁷Al ratios among fine-grained Ca-Al-rich inclusions from reduced CV chondrites », Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 279,‎ 15 juin 2020, p. 1-15 (DOI 10.1016/j.gca.2020.03.045).
(en) Harry E. Gove, From Hiroshima to the Iceman : The Development and Applications of Accelerator Mass Spectrometry, CRC Press, 1^er janvier 1998, 115 p. (ISBN 978-0-7503-0558-7, lire en ligne), p. 53
(en) Universal Nuclide Chart

Masse des isotopes depuis :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, vol. 729,‎ 2003, p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du 23 septembre 2008])
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 and P. D. P. Taylor, « Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) », Pure and Applied Chemistry, vol. 75, n^o 6,‎ 2003, p. 683–800 (DOI 10.1351/pac200375060683, lire en ligne)
- (en) M. E. Wieser, « Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) », Pure and Applied Chemistry, vol. 78, n^o 11,‎ 2006, p. 2051–2066 (DOI 10.1351/pac200678112051, résumé, lire en ligne)
Demi-vies, spins et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, vol. 729,‎ 2003, p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du 23 septembre 2008])
- (en) National Nuclear Data Center, « NuDat 2.1 database », Brookhaven National Laboratory (consulté en septembre 2005)
- (en) N. E. Holden et D. R. Lide (dir.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 2004, 85^e 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 aluminium » (voir la liste des auteurs).

Tableau périodique des isotopes

Cet article est issu de wikipedia. Text licence: CC BY-SA 4.0, Des conditions supplémentaires peuvent s’appliquer aux fichiers multimédias.