Isotopes de l'holmium

L'holmium (Ho, numéro atomique 67) possède 36 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 140 et 175, ainsi que 32 isomères nucléaires. Parmi eux, un seul est stable, ¹⁶⁵Ho (on le soupçonne néanmoins de pouvoir se désintégrer par radioactivité α en ¹⁶¹Tb), et représente l'intégralité de l'holmium naturel, faisant de l'holmium un élément monoisotopique et un élément mononucléidique. La masse atomique standard de l'holmium est donc la masse isotopique de ¹⁶⁵Ho, soit 164,930 33(2) u[1].

Parmi les 35 radioisotopes qui ont été décrits, les plus stables sont ¹⁶³Ho, avec une demi-vie de 4 570 an et ¹⁶⁶Ho (26,83 heures). Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure au jour, et la plupart inférieure à une minute.

Parmi les isomères nucléaires les plus stables sont ^166m1Ho (t_1/2 = 1,2 an) et ^160m1Ho (5,02 heures).

Les radioisotopes plus légers que ¹⁶⁵Ho se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du dysprosium, à quelques exceptions :

pour les isotopes allant de ¹⁵¹Ho à ¹⁵⁴Ho, la désintégration β⁺ est concurrencée par la désintégration α, produisant des isotopes du terbium ; chose assez rare, les isomères nucléaires dans cette gamme de masse se désintègrent eux aussi via ces deux modes plutôt que par une transition isomérique plus classique.
¹⁶¹Ho et ¹⁶³Ho se désintègrent par capture électronique également en isotopes du dysprosium correspondants.
¹⁶⁴Ho se désintègre en bonne partie (60 %) par capture électronique (en ¹⁶⁴Dy), mais également (40 %) par désintégration β⁻ en ¹⁶⁴Er, ce qui est extrêmement rare pour un radioisotope plus léger que l'isotope stable.

Les isotopes les plus lourds que ¹⁶⁵Ho se désintègrent eux principalement par désintégration β⁻ en isotopes de l'erbium.

Isotopes notables

Holmium 163

L'holmium 163 se désintègre par capture électronique en dysprosium 163, avec une période radioactive de 4570 ans. Il présente un intérêt dans la mesure de la masse du neutrino[2] et dans la mise au point de la spectroscopie de la capture électronique[3].

Holmium 165

Seul isotope stable, l'holmium 165 représente la totalité de l'holmium naturel.

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	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
¹⁴⁰Ho	67	73	139,96854(54)#	6(3) ms			8+#
¹⁴¹Ho	67	74	140,96310(54)#	4,1(3) ms			(7/2−)
^141mHo	66(2) keV			6,4(8) µs			(1/2+)
¹⁴²Ho	67	75	141,95977(54)#	400(100) ms	β⁺	¹⁴²Dy	(6 à 9)
¹⁴²Ho	67	75	141,95977(54)#	400(100) ms	p	¹⁴¹Dy	(6 à 9)
¹⁴³Ho	67	76	142,95461(43)#	300# ms [>200 ns]	β⁺	¹⁴³Dy	11/2−#
¹⁴⁴Ho	67	77	143,95148(32)#	0,7(1) s	β⁺	¹⁴⁴Dy
¹⁴⁴Ho	67	77	143,95148(32)#	0,7(1) s	β⁺, p	¹⁴³Tb
¹⁴⁵Ho	67	78	144,94720(32)#	2,4(1) s	β⁺	¹⁴⁵Dy	(11/2−)
^145mHo	100(100)# keV			100# ms			5/2+#
¹⁴⁶Ho	67	79	145,94464(21)#	3,6(3) s	β⁺	¹⁴⁶Dy	(10+)
¹⁴⁶Ho	67	79	145,94464(21)#	3,6(3) s	β⁺, p (rare)	¹⁴⁵Tb	(10+)
¹⁴⁷Ho	67	80	146,94006(3)	5,8(4) s	β⁺	¹⁴⁷Dy	(11/2−)
¹⁴⁷Ho	67	80	146,94006(3)	5,8(4) s	β⁺, p (rare)	¹⁴⁶Tb	(11/2−)
¹⁴⁸Ho	67	81	147,93772(14)	2,2(11) s	β⁺	¹⁴⁸Dy	(1+)
^148m1Ho	400(100)# keV			9,49(12) s	β⁺ (99,92 %)	¹⁴⁸Dy	(6)−
^148m1Ho	400(100)# keV			9,49(12) s	β⁺, p (0,08 %)	¹⁴⁷Tb	(6)−
^148m2Ho	690(100)# keV			2,35(4) ms			(10+)
¹⁴⁹Ho	67	82	148,933775(20)	21,1(2) s	β⁺	¹⁴⁹Dy	(11/2−)
^149m1Ho	48,80(20) keV			56(3) s	β⁺	¹⁴⁹Dy	(1/2+)
^149m2Ho	7200(350) keV			>=100 ns
¹⁵⁰Ho	67	83	149,933496(15)	76,8(18) s	β⁺	¹⁵⁰Dy	2−
^150m1Ho	10(50) keV			23,3(3) s	β⁺	¹⁵⁰Dy	(9)+
^150m2Ho	~8000 keV			751 ns
¹⁵¹Ho	67	84	150,931688(13)	35,2(1) s	β⁺ (78 %)	¹⁵¹Dy	11/2(−)
¹⁵¹Ho	67	84	150,931688(13)	35,2(1) s	α (22 %)	¹⁴⁷Tb	11/2(−)
^151mHo	41,0(2) keV			47,2(10) s	α (77 %)	¹⁴⁷Tb	1/2(+)
^151mHo	41,0(2) keV			47,2(10) s	β⁺ (22 %)	¹⁵¹Dy	1/2(+)
¹⁵²Ho	67	85	151,931714(15)	161,8(3) s	β⁺ (88 %)	¹⁵²Dy	2−
¹⁵²Ho	67	85	151,931714(15)	161,8(3) s	α (12 %)	¹⁴⁸Tb	2−
^152m1Ho	160(1) keV			50,0(4) s			9+
^152m2Ho	3019,59(19) keV			8,4(3) µs			19−
¹⁵³Ho	67	86	152,930199(6)	2,01(3) min	β⁺ (99,94 %)	¹⁵³Dy	11/2−
¹⁵³Ho	67	86	152,930199(6)	2,01(3) min	α (0,05 %)	¹⁴⁹Tb	11/2−
^153m1Ho	68,7(3) keV			9,3(5) min	β⁺ (99,82 %)	¹⁵³Dy	1/2+
^153m1Ho	68,7(3) keV			9,3(5) min	α (0,18 %)	¹⁴⁹Tb	1/2+
^153m2Ho	2772 keV			229(2) ns			(31/2+)
¹⁵⁴Ho	67	87	153,930602(9)	11,76(19) min	β⁺ (99,98 %)	¹⁵⁴Dy	2−
¹⁵⁴Ho	67	87	153,930602(9)	11,76(19) min	α (0,02 %)	¹⁵⁰Tb	2−
^154mHo	238(30) keV			3,10(14) min	β⁺ (99,99 %)	¹⁵⁴Dy	8+
					α (0,001 %)	¹⁵⁰Tb
					TI (rare)	¹⁵⁴Ho
¹⁵⁵Ho	67	88	154,929103(19)	48(1) min	β⁺	¹⁵⁵Dy	5/2+
^155mHo	141,97(11) keV			880(80) µs			11/2−
¹⁵⁶Ho	67	89	155,92984(5)	56(1) min	β⁺	¹⁵⁶Dy	4−
^156m1Ho	100(50)# keV			7,8(3) min	β⁺	¹⁵⁶Dy	(9+)
^156m1Ho	100(50)# keV			7,8(3) min	TI	¹⁵⁶Ho	(9+)
^156m2Ho	52,4(5) keV			9,5(15) s			1−
¹⁵⁷Ho	67	90	156,928256(26)	12,6(2) min	β⁺	¹⁵⁷Dy	7/2−
¹⁵⁸Ho	67	91	157,928941(29)	11,3(4) min	β⁺ (93 %)	¹⁵⁸Dy	5+
¹⁵⁸Ho	67	91	157,928941(29)	11,3(4) min	α (7 %)	¹⁵⁴Tb	5+
^158m1Ho	67,200(10) keV			28(2) min	TI (81 %)	¹⁵⁸Ho	2−
^158m1Ho	67,200(10) keV			28(2) min	β⁺ (19 %)	¹⁵⁸Dy	2−
^158m2Ho	180(70)# keV			21,3(23) min
¹⁵⁹Ho	67	92	158,927712(4)	33,05(11) min	β⁺	¹⁵⁹Dy	7/2−
^159mHo	205,91(5) keV			8,30(8) s	TI	¹⁵⁹Ho	1/2+
¹⁶⁰Ho	67	93	159,928729(16)	25,6(3) min	β⁺	¹⁶⁰Dy	5+
^160m1Ho	59,98(3) keV			5,02(5) h	TI (65 %)	¹⁶⁰Ho	2−
^160m1Ho	59,98(3) keV			5,02(5) h	β⁺ (35 %)	¹⁶⁰Dy	2−
^160m2Ho	197(16) keV			3 s			(9+)
¹⁶¹Ho	67	94	160,927855(3)	2,48(5) h	CE	¹⁶¹Dy	7/2−
^161mHo	211,16(3) keV			6,76(7) s	TI	¹⁶¹Ho	1/2+
¹⁶²Ho	67	95	161,929096(4)	15,0(10) min	β⁺	¹⁶²Dy	1+
^162mHo	106(7) keV			67,0(7) min	TI (62 %)	¹⁶²Ho	6−
^162mHo	106(7) keV			67,0(7) min	β⁺ (38 %)	¹⁶²Dy	6−
¹⁶³Ho	67	96	162,9287339(27)	4570(25) a	CE	¹⁶³Dy	7/2−
^163mHo	297,88(7) keV			1,09(3) s	TI	¹⁶³Ho	1/2+
¹⁶⁴Ho	67	97	163,9302335(30)	29(1) min	CE (60 %)	¹⁶⁴Dy	1+
¹⁶⁴Ho	67	97	163,9302335(30)	29(1) min	β⁻ (40 %)	¹⁶⁴Er	1+
^164mHo	139,77(8) keV			38,0(10) min [37,5(+15−5) min]	TI	¹⁶⁴Ho	6−
¹⁶⁵Ho	67	98	164,9303221(27)	Observé stable[n 3]			7/2−
¹⁶⁶Ho	67	99	165,9322842(27)	26,83(2) h	β⁻	¹⁶⁶Er	0−
^166m1Ho	5,985(18) keV			1,200(180) a	β⁻	¹⁶⁶Er	(7)−
^166m2Ho	190,9052(20) keV			185(15) µs			3+
¹⁶⁷Ho	67	100	166,933133(6)	3,003(18) h	β⁻	¹⁶⁷Er	7/2−
^167mHo	259,34(11) keV			6,0(10) µs			3/2+
¹⁶⁸Ho	67	101	167,93552(3)	2,99(7) min	β⁻	¹⁶⁸Er	3+
^168m1Ho	59(1) keV			132(4) s	TI (99,5 %)	¹⁶⁸Ho	(6+)
^168m1Ho	59(1) keV			132(4) s	β⁻ (0,5 %)	¹⁶⁸Er	(6+)
^168m2Ho	143,4(2) keV			>4 µs			(1)−
^168m3Ho	192,6(2) keV			108(11) ns			1+
¹⁶⁹Ho	67	102	168,936872(22)	4,72(10) min	β⁻	¹⁶⁹Er	7/2−
¹⁷⁰Ho	67	103	169,93962(5)	2,76(5) min	β⁻	¹⁷⁰Er	6+#
^170mHo	120(70) keV			43(2) s	β⁻	¹⁷⁰Er	(1+)
¹⁷¹Ho	67	104	170,94147(64)	53(2) s	β⁻	¹⁷¹Er	7/2−#
¹⁷²Ho	67	105	171,94482(43)#	25(3) s	β⁻	¹⁷²Er
¹⁷³Ho	67	106	172,94729(43)#	10# s	β⁻	¹⁷³Er	7/2−#
¹⁷⁴Ho	67	107	173,95115(54)#	8# s
¹⁷⁵Ho	67	108	174,95405(64)#	5# s			7/2−#

Abréviation :
CE : Capture électronique
TI : transition isomérique.
Isotopes stables en gras.
On soupçonne qu'il se désintègre par radioactivité α en ¹⁶¹Tb.

Notes

Les valeurs notées # ne viennent pas uniquement de données expérimentales, mais sont au moins partiellement extrapolées à partir de tendances observées. Les spins dont la détermination est fragile sont entre parenthèses.
Les incertitudes sont données en forme courte entre parenthèses après les derniers chiffres significatifs correspondant. Les valeurs d'incertitude sont données pour un écart-type, sauf pour la composition isotopique et la masse atomique standard venant de l'IUPAC, qui utilise les incertitudes étendues.

Références

Table of Standard Atomic Weights 2013 – CIAAW
(de) Johannes Gutenberg-Universität Mainz, « Solving a long-standing atomic mass difference puzzle paves way to the neutrino mass », sur www.uni-mainz.de (consulté le 5 février 2019)
M. P. Croce, M. W. Rabin, V. Mocko et G. J. Kunde, « Development of holmium-163 electron-capture spectroscopy with transition-edge sensors », Journal of Low Temperature Physics, vol. 184, n^os 3-4,‎ août 2016, p. 958–968 (ISSN 0022-2291 et 1573-7357, DOI 10.1007/s10909-015-1451-2, lire en ligne, consulté le 5 février 2019)
(en)Universal Nuclide Chart

Masses isotopiques issues de :
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et 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 issues de :
- 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 and Applied Chemistry, vol. 75, n^o 6,‎ 2003, p. 683–800 (DOI 10.1351/pac200375060683, lire en ligne)
- 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, spin, et données sur les isomères nucléaires, issues des sources suivantes :
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et 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])
- 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

Tableau périodique des isotopes

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