Isotopes de l'osmium

L'osmium (Os, numéro atomique 76) possède 37 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 161 et 197, ainsi que 9 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, six sont stables, ¹⁸⁴Os, ¹⁸⁷Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁸⁹Os, ¹⁹⁰Os, et ¹⁹²Os et coexistent dans la nature avec un radioisotope primordial, ¹⁸⁶Os (demi-vie de 2×10¹⁵ ans), ¹⁹²Os étant le plus abondant (40 % de l'osmium naturel). On attribue à l'osmium une masse atomique standard de 190,23(3) u.

Comme tous les éléments plus lourds que le zirconium, l'osmium est théoriquement instable, et on soupçonne tous ses isotopes « stables » d'être en fait faiblement radioactifs, se désintégrant très lentement par émission α en isotopes du tungstène correspondants (ou pour le plus lourd et le plus léger par double désintégration bêta), mais cette radioactivité n'a pour l'instant jamais été observée.

Parmi les 30 radioisotopes artificiels caractérisés[1], le plus stable est ¹⁹⁴Os avec une période radioactive de 6 ans, tous les autres ont des demi-vies inférieures à 94 jours. Parmi les 9 isomères nucléaires, le plus stable est ^191mOs avec une demi-vie de 13,10 h.

Les radioisotopes les plus légers se désintègrent principalement par émission α en isotopes du tungstène, mais à mesure que leur masse atomique augmente, l'émission de positron (β⁺) en isotopes du rhénium devient leur mécanisme de désintégration principal. Ainsi, tous les radioisotopes de nombre de masse supérieur ou égal à 175 (mais plus légers que les isotopes stables) se désintègrent quasi exclusivement par émission de positron, à l'exception de ¹⁸²Os et ¹⁸⁵Os qui se désintègrent par capture électronique. Les radioisotopes les plus lourds se désintègrent eux tous par désintégration β⁻ en isotopes de l'iridium.

Isotopes notables

Osmium naturel

L'osmium naturel est constitué des six isotopes stables ¹⁸⁴Os, ¹⁸⁷Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁸⁹Os, ¹⁹⁰Os, et ¹⁹²Os et du radioisotope primordial quasi stable ¹⁸⁶Os (demi-vie de 2×10¹⁵ ans).

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
¹⁸⁴Os	0,02 (1) %
¹⁸⁶Os	1,59 (3) %
¹⁸⁷Os	1,96 (2) %
¹⁸⁸Os	13,24 (8) %
¹⁸⁹Os	16,15 (5) %
¹⁹⁰Os	26,26 (2) %
¹⁹²Os	40,78 (19) %

Osmium 187

L'osmium 187 (¹⁸⁷Os) est l'isotope de l'osmium dont le noyau est constitué de 76 protons et de 111 neutrons. C'est l'un des six isotopes stables de l'osmium, même si on le soupçonne de se désintégrer lentement par émission α en ¹⁸³W. Il est plutôt rare parmi les isotopes naturels de l'osmium, constituant moins de 2 % de l'osmium naturel. ¹⁸⁷Os est aussi l'isotope-fils de ¹⁸⁷Re (demi-vie 4,16×10¹⁰ ans).

On le quantifie souvent en termes de ratio ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os, qui, avec le ratio ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os, est largement utilisé dans la datation de roches, aussi bien météoritiques que terrestres. Il a également été utilisé pour mesurer l'intensité de la météorisation des continents sur des temps géologiques, et pour déterminer des âges minimums pour la stabilisation des fondations des cratons continentaux au niveau du manteau terrestre. Toutefois, l'utilisation la plus notable de l'osmium en datation est en conjonction avec l'iridium, pour analyser la couche de quartz le long de la limite Crétacé-Tertiaire marquant l'extinction des dinosaures il y a 66 million d'années.

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie[n 1]	Mode(s) de désintégration[2] - [n 2]	Isotope(s)-fils[n 3]	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie[n 1]	Mode(s) de désintégration[2] - [n 2]	Isotope(s)-fils[n 3]	Spin nucléaire
¹⁶¹Os	76	85		0,64(6) ms	α	¹⁵⁷W
¹⁶²Os	76	86	161,98443(54)#	1,87(18) ms	α	¹⁵⁸W	0+
¹⁶³Os	76	87	162,98269(43)#	5,5(6) ms	α	¹⁵⁹W	7/2−#
					β⁺, p (rare)	¹⁶²W
					β⁺ (rare)	¹⁶³Re
¹⁶⁴Os	76	88	163,97804(22)	21(1) ms	α (98%)	¹⁶⁰W	0+
¹⁶⁴Os	76	88	163,97804(22)	21(1) ms	β⁺ (2%)	¹⁶⁴Re	0+
¹⁶⁵Os	76	89	164,97676(22)#	71(3) ms	α (60%)	¹⁶¹W	(7/2−)
¹⁶⁵Os	76	89	164,97676(22)#	71(3) ms	β⁺ (40%)	¹⁶⁵Re	(7/2−)
¹⁶⁶Os	76	90	165,972691(20)	216(9) ms	α (72%)	¹⁶²W	0+
¹⁶⁶Os	76	90	165,972691(20)	216(9) ms	β⁺ (28%)	¹⁶⁶Re	0+
¹⁶⁷Os	76	91	166,97155(8)	810(60) ms	α (67%)	¹⁶³W	3/2−#
¹⁶⁷Os	76	91	166,97155(8)	810(60) ms	β⁺ (33%)	¹⁶⁷Re	3/2−#
¹⁶⁸Os	76	92	167,967804(13)	2,06(6) s	β⁺ (51%)	¹⁶⁸Re	0+
¹⁶⁸Os	76	92	167,967804(13)	2,06(6) s	α (49%)	¹⁶⁴W	0+
¹⁶⁹Os	76	93	168,967019(27)	3,40(9) s	β⁺ (89%)	¹⁶⁹Re	3/2−#
¹⁶⁹Os	76	93	168,967019(27)	3,40(9) s	α (11%)	¹⁶⁵W	3/2−#
¹⁷⁰Os	76	94	169,963577(12)	7,46(23) s	β⁺ (91,4%)	¹⁷⁰Re	0+
¹⁷⁰Os	76	94	169,963577(12)	7,46(23) s	α (8,6%)	¹⁷⁶W	0+
¹⁷¹Os	76	95	170,963185(20)	8,3(2) s	β⁺ (98,3%)	¹⁷¹Re	(5/2−)
¹⁷¹Os	76	95	170,963185(20)	8,3(2) s	α (1,7%)	¹⁶⁷W	(5/2−)
¹⁷²Os	76	96	171,960023(16)	19,2(5) s	β⁺ (98,9%)	¹⁷²Re	0+
¹⁷²Os	76	96	171,960023(16)	19,2(5) s	α (1,1%)	¹⁶⁸W	0+
¹⁷³Os	76	97	172,959808(16)	22,4(9) s	β⁺ (99,6%)	¹⁷³Re	(5/2−)
¹⁷³Os	76	97	172,959808(16)	22,4(9) s	α (0,4%)	¹⁶⁹W	(5/2−)
¹⁷⁴Os	76	98	173,957062(12)	44(4) s	β⁺ (99,97%)	¹⁷⁴Re	0+
¹⁷⁴Os	76	98	173,957062(12)	44(4) s	α (0,024%)	¹⁷⁰W	0+
¹⁷⁵Os	76	99	174,956946(15)	1,4(1) min	β⁺	¹⁷⁵Re	(5/2−)
¹⁷⁶Os	76	100	175,95481(3)	3,6(5) min	β⁺	¹⁷⁶Re	0+
¹⁷⁷Os	76	101	176,954965(17)	3,0(2) min	β⁺	¹⁷⁷Re	1/2−
¹⁷⁸Os	76	102	177,953251(18)	5,0(4) min	β⁺	¹⁷⁸Re	0+
¹⁷⁹Os	76	103	178,953816(19)	6,5(3) min	β⁺	¹⁷⁹Re	(1/2−)
¹⁸⁰Os	76	104	179,952379(22)	21,5(4) min	β⁺	¹⁸⁰Re	0+
¹⁸¹Os	76	105	180,95324(3)	105(3) min	β⁺	¹⁸¹Re	1/2−
^181m1Os	48,9(2) keV			2,7(1) min	β⁺	¹⁸¹Re	(7/2)−
^181m2Os	156,5(7) keV			316(18) ns			(9/2)+
¹⁸²Os	76	106	181,952110(23)	22,10(25) h	CE	¹⁸²Re	0+
¹⁸³Os	76	107	182,95313(5)	13,0(5) h	β⁺	¹⁸³Re	9/2+
^183mOs	170,71(5) keV			9,9(3) h	β⁺ (85%)	¹⁸³Re	1/2−
^183mOs	170,71(5) keV			9,9(3) h	TI (15%)	¹⁸³Os	1/2−
¹⁸⁴Os	76	108	183,9524891(14)	Observé stable[n 4]			0+
¹⁸⁵Os	76	109	184,9540423(14)	93,6(5) j	CE	¹⁸⁵Re	1/2−
^185m1Os	102,3(7) keV			3,0(4) µs			(7/2−)#
^185m2Os	275,7(8) keV			0,78(5) µs			(11/2+)
¹⁸⁶Os[n 5]	76	110	185,9538382(15)	2,0(11)×10¹⁵ a	α	¹⁸²W	0+
¹⁸⁷Os[n 6]	76	111	186,9557505(15)	Observé stable[n 7]			1/2−
¹⁸⁸Os[n 6]	76	112	187,9558382(15)	Observé stable[n 8]			0+
¹⁸⁹Os	76	113	188,9581475(16)	Observé stable[n 9]			3/2−
^189mOs	30,812(15) keV			5,81(6) h	TI	¹⁸⁹Os	9/2−
¹⁹⁰Os	76	114	189,9584470(16)	Observé stable[n 10]			0+
^190mOs	1705,4(2) keV			9,9(1) min	TI	¹⁹⁰Os	(10)−
¹⁹¹Os	76	115	190,9609297(16)	15,4(1) j	β⁻	¹⁹¹Ir	9/2−
^191mOs	74,382(3) keV			13,10(5) h	TI	¹⁹¹Os	3/2−
¹⁹²Os	76	116	191,9614807(27)	Observé stable[n 11]			0+
^192mOs	2015,40(11) keV			5,9(1) s	TI (87%)	¹⁹²Os	(10−)
^192mOs	2015,40(11) keV			5,9(1) s	β⁻ (13%)	¹⁹²Ir	(10−)
¹⁹³Os	76	117	192,9641516(27)	30,11(1) h	β⁻	¹⁹³Ir	3/2−
¹⁹⁴Os	76	118	193,9651821(28)	6,0(2) a	β⁻	¹⁹⁴Ir	0+
¹⁹⁵Os	76	119	194,96813(54)	6,5 min	β⁻	¹⁹⁵Ir	3/2−#
¹⁹⁶Os	76	120	195,96964(4)	34,9(2) min	β⁻	¹⁹⁶Ir	0+
¹⁹⁷Os	76	121		2,8(6) min

En gras pour les isotopes avec des demi-vies plus grandes que l'âge de l'univers (presque stables).
Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI : transition isomérique.
Isotopes stables en gras.
Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en ¹⁸⁰W ou β⁺β⁺ en ¹⁸⁴W, avec une demi-vie supérieure à 56×10¹² années.
Radionucléide primordial.
Utilisé dans la datation par le rhénium-osmium.
Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en ¹⁸³W.
Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en ¹⁸⁴W.
Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en ¹⁸⁵W.
Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en ¹⁸⁶W.
Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en ¹⁸⁸W ou β⁻β⁻ en ¹⁹²Pt avec une demi-vie supérieure à 9,8×10¹² années.

Notes

L'évaluation de la composition isotopique est valable pour la plupart des échantillons commerciaux, mais pas tous.
La précision des abondances isotopes et de la masse atomique est limitée par les variations. Les plages données devraient être applicables à la plupart des matériaux terrestres normaux.
Des échantillons géologiques exceptionnels sont connus pour lesquels la composition isotopique se trouve en dehors de la plage donnée. L'incertitude sur la masse atomique peut excéder la valeur donnée pour de tels spécimens.
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

Juan Flegenheimer, « The mystery of the disappearing isotope », Revista Virtual de Química, vol. 6, n^o 4,‎ 2014, p. 1139–1142 (lire en ligne [PDF])
(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 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])
- 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

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Voir aussi

Tableau périodique des isotopes

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