Isotopes du baryum

Le baryum (Ba) possède 40 isotopes connus de nombre de masse variant entre 114 et 153, et dix isomères nucléaires. Parmi eux, six isotopes sont stables, ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁵Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁷Ba et ¹³⁸Ba, et un radioisotope primordial a une très longue période, ¹³⁰Ba.

Ces sept isotopes représentent la totalité du baryum naturel, le plus abondant étant ¹³⁸Ba (71,7 %). La masse atomique standard attribuée au baryum est de 137,327(7) u.

Parmi les 33 radioisotopes artificiels, les plus stables sont ¹³³Ba avec une demi-vie de 10,51 années, ¹³¹Ba (11,5 jours) et ^137mBa (2,55 minutes), qui est le produit de désintégration du césium 137 (un produit de fission courant avec une demi-vie de 30,17 années). Tous les autres radiodisotopes ont des demi-vies de quelques minutes à quelques millisecondes.

Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du césium. Les seules exceptions sont ¹³⁰Ba qui se désintègre par double capture électronique en ¹³⁰Xe et ¹³³Ba qui se désintègre par capture électronique en ¹³³Cs. Les radioisotopes plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β⁻ en isotopes du lanthane.

Il a été prédit que le baryum 114 pouvait subir une désintégration par émission de clusters, émettant un noyau stable de ¹²C et produisant ¹⁰²Sn. Cette désintégration n'a cependant jamais été observée ; la limite supérieure du ratio pour cette voie de désintégration radioactive est de 0,0034 %.

Isotopes notables

Baryum naturel

Le baryum naturel est constitué des six isotopes stables ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁵Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁷Ba et ¹³⁸Ba, et de l'isotope quasi stable ¹³⁰Ba. On soupçonne également ¹³²Ba d'être très légèrement radioactif, avec une demi-vie supérieure à 300 × 10¹⁸ années, mais aucune désintégration n'a encore été observée.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
¹³⁰Ba	0,106 (1) %
¹³²Ba	0,101 (1) %
¹³⁴Ba	2,417 (18) %
¹³⁵Ba	6,592 (12) %
¹³⁶Ba	7,854 (24) %
¹³⁷Ba	11,232 (24) %
¹³⁸Ba	71,698 (42) %

Baryum 130

Le baryum 130 a été récemment découvert instable par des méthodes géochimiques[1] (par analyse de la présence dans les roches de son isotope-fils, le xénon 130). Cet isotope se désintègre par double capture électronique (absorbant deux électrons et émettant deux neutrinos) avec une demi-vie de (0,5-2,7) × 10²¹ années (environ cent milliards de fois l'âge de l'univers)

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie	Mode(s) de désintégration[2] - [n 1]	Isotope(s)-fils[n 2]	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie	Mode(s) de désintégration[2] - [n 1]	Isotope(s)-fils[n 2]	Spin nucléaire
¹¹⁴Ba	56	58	113,95068(15)	530(230) ms [0,43(+30−15) s]	β⁺, p (99,59 %)	¹¹³Xe	0+
					α (0,37 %)	¹¹⁰Xe
					β⁺ (0,04 %)	¹¹⁴Cs
					DC (<0,0034 %)[n 3]	¹⁰²Sn, ¹²C
¹¹⁵Ba	56	59	114,94737(64)#	0,45(5) s	β⁺	¹¹⁵Cs	(5/2+)#
¹¹⁵Ba	56	59	114,94737(64)#	0,45(5) s	β⁺, p	¹¹⁴Xe	(5/2+)#
¹¹⁶Ba	56	60	115,94138(43)#	1,3(2) s	β⁺	¹¹⁶Cs	0+
¹¹⁶Ba	56	60	115,94138(43)#	1,3(2) s	β⁺, p	¹¹⁵Xe	0+
¹¹⁷Ba	56	61	116,93850(32)#	1,75(7) s	β⁺	¹¹⁷Cs	(3/2)(+#)
					β⁺, α	¹¹³I
					β⁺, p	¹¹⁶Xe
¹¹⁸Ba	56	62	117,93304(21)#	5,2(2) s	β⁺	¹¹⁸Cs	0+
¹¹⁸Ba	56	62	117,93304(21)#	5,2(2) s	β⁺, p	¹¹⁷Xe	0+
¹¹⁹Ba	56	63	118,93066(21)	5,4(3) s	β⁺	¹¹⁹Cs	(5/2+)
¹¹⁹Ba	56	63	118,93066(21)	5,4(3) s	β⁺, p	¹¹⁸Xe	(5/2+)
¹²⁰Ba	56	64	119,92604(32)	24(2) s	β⁺	¹²⁰Cs	0+
¹²¹Ba	56	65	120,92405(15)	29,7(15) s	β⁺ (99,98 %)	¹²¹Cs	5/2(+)
¹²¹Ba	56	65	120,92405(15)	29,7(15) s	β⁺, p (0,02 %)	¹²⁰Xe	5/2(+)
¹²²Ba	56	66	121,91990(3)	1,95(15) min	β⁺	¹²²Cs	0+
¹²³Ba	56	67	122,918781(13)	2,7(4) min	β⁺	¹²³Cs	5/2(+)
¹²⁴Ba	56	68	123,915094(13)	11,0(5) min	β⁺	¹²⁴Cs	0+
¹²⁵Ba	56	69	124,914473(12)	3,5(4) min	β⁺	¹²⁵Cs	1/2(+#)
¹²⁶Ba	56	70	125,911250(13)	100(2) min	β⁺	¹²⁶Cs	0+
¹²⁷Ba	56	71	126,911094(12)	12,7(4) min	β⁺	¹²⁷Cs	1/2+
^127mBa	80,33(12) keV			1,9(2) s	TI	¹²⁷Ba	7/2−
¹²⁸Ba	56	72	127,908318(11)	2,43(5) j	β⁺	¹²⁸Cs	0+
¹²⁹Ba	56	73	128,908679(12)	2,23(11) h	β⁺	¹²⁹Cs	1/2+
^129mBa	8,42(6) keV			2,16(2) h	β⁺	¹²⁹Cs	7/2+#
^129mBa	8,42(6) keV			2,16(2) h	TI	¹²⁹Ba	7/2+#
¹³⁰Ba[n 4]	56	74	129,9063208(30)	1,6(±1,1)×10²¹ a	Double CE	¹³⁰Xe	0+
^130mBa	2475,12(18) keV			9,54(14) ms	TI	¹³⁰Ba	8−
¹³¹Ba	56	75	130,906941(3)	11,50(6) j	β⁺	¹³¹Cs	1/2+
^131mBa	187,14(12) keV			14,6(2) min	TI	¹³¹Ba	9/2−
¹³²Ba	56	76	131,9050613(11)	Observé stable[n 5]			0+
¹³³Ba	56	77	132,9060075(11)	10,51(5) a	CE	¹³³Cs	1/2+
^133mBa	288,247(9) keV			38,9(1) h	TI (99,99 %)	¹³³Ba	11/2−
^133mBa	288,247(9) keV			38,9(1) h	CE (0,0096 %)	¹³³Cs	11/2−
¹³⁴Ba	56	78	133,9045084(4)	Stable[n 6]			0+
¹³⁵Ba	56	79	134,9056886(4)	Stable[n 6]			3/2+
^135mBa	268,22(2) keV			28,7(2) h	TI	¹³⁵Ba	11/2−
¹³⁶Ba	56	80	135,9045759(4)	Stable[n 6]			0+
^136mBa	2030,466(18) keV			308,4(19) ms	TI	¹³⁶Ba	7−
¹³⁷Ba	56	81	136,9058274(5)	Stable[n 6]			3/2+
^137m1Ba	661,659(3) keV			2,552(1) min	TI	¹³⁷Ba	11/2−
^137m2Ba	2349,1(4) keV			0,59(10) µs			(17/2−)
¹³⁸Ba[n 7]	56	82	137,9052472(5)	Stable[n 6]			0+
^138mBa	2090,54(6) keV			800(100) ns			6+
¹³⁹Ba[n 7]	56	83	138,9088413(5)	83,06(28) min	β⁻	¹³⁹La	7/2−
¹⁴⁰Ba[n 7]	56	84	139,910605(9)	12,752(3) j	β⁻	¹⁴⁰La	0+
¹⁴¹Ba[n 7]	56	85	140,914411(9)	18,27(7) min	β⁻	¹⁴¹La	3/2−
¹⁴²Ba[n 7]	56	86	141,916453(7)	10,6(2) min	β⁻	¹⁴²La	0+
¹⁴³Ba[n 7]	56	87	142,920627(14)	14,5(3) s	β⁻	¹⁴³La	5/2−
¹⁴⁴Ba[n 7]	56	88	143,922953(14)	11,5(2) s	β⁻	¹⁴⁴La	0+
¹⁴⁵Ba	56	89	144,92763(8)	4,31(16) s	β⁻	¹⁴⁵La	5/2−
¹⁴⁶Ba	56	90	145,93022(8)	2,22(7) s	β⁻ (99,98 %)	¹⁴⁶La	0+
¹⁴⁶Ba	56	90	145,93022(8)	2,22(7) s	β⁻, n (0,02 %)	¹⁴⁵La	0+
¹⁴⁷Ba	56	91	146,93495(22)#	0,893(1) s	β⁻ (99,94 %)	¹⁴⁷La	(3/2+)
¹⁴⁷Ba	56	91	146,93495(22)#	0,893(1) s	β⁻, n (0,06 %)	¹⁴⁶La	(3/2+)
¹⁴⁸Ba	56	92	147,93772(9)	0,612(17) s	β⁻ (99,6 %)	¹⁴⁸La	0+
¹⁴⁸Ba	56	92	147,93772(9)	0,612(17) s	β⁻, n (0,4 %)	¹⁴⁷La	0+
¹⁴⁹Ba	56	93	148,94258(21)#	344(7) ms	β⁻ (99,57 %)	¹⁴⁹La	3/2−#
¹⁴⁹Ba	56	93	148,94258(21)#	344(7) ms	β⁻, n (0,43 %)	¹⁴⁸La	3/2−#
¹⁵⁰Ba	56	94	149,94568(43)#	300 ms	β⁻	¹⁵⁰La	0+
¹⁵⁰Ba	56	94	149,94568(43)#	300 ms	β⁻, n (rare)	¹⁴⁹La	0+
¹⁵¹Ba	56	95	150,95081(43)#	200# ms [>300 ns]	β⁻	¹⁵¹La	3/2−#
¹⁵²Ba	56	96	151,95427(54)#	100# ms	β⁻	¹⁵²La	0+
¹⁵³Ba	56	97	152,95961(86)#	80# ms	β⁻	¹⁵³La	5/2−#

Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI : transition isomérique ;
DC : désintégration par émission de cluster.
Isotopes stables en gras.
Désintégration par émission de clusters prédite mais jamais observée.
Radioisotope primordial.
Suspecté de se désintégrer par β⁺β⁺ en ¹³²Xe avec une demi-vie supérieure à 300 × 10¹⁸ années.
Théoriquement capable de fission spontanée.
Produit de fission.

Remarques

Il existe des échantillons géologiques exceptionnels dont la composition isotopique est en dehors de l'échelle donnée. L'incertitude sur la masse atomique de tels échantillons peut excéder les valeurs données.
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[3].

Notes et références

« Xenon in Archean barite: Weak decay of Ba-130, mass-dependent isotopic fractionation and implication for barite formation | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS », sur www.ipgp.fr (consulté le 17 août 2016)
(en)Universal Nuclide Chart
(en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le 16 septembre 2010)

Masse des isotopes depuis :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. 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 et P. D. P. Taylor, « Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) », Pure Appl. Chem., 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 Appl. Chem., vol. 78, n^o 11,‎ 2006, p. 2051–2066 (DOI 10.1351/pac200678112051, lire en ligne), résumé
Demi-vies, spins et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
- (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. 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 », Laboratoire national de Brookhaven (consulté en septembre 2005)
- (en) N. E. Holden, CRC Handbook of Chemistry and Physics, D. R. Lide, 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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Tableau périodique des isotopes

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