Isotopes du cérium

Le cérium (Ce, numéro atomique 58) possède 39 isotopes connus, de nombre de masse variant de 119 à 157, ainsi que 10 isomères nucléaires. Parmi eux, quatre sont stables : ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce et ¹⁴²Ce, et forment l'intégralité du cérium naturel, ¹⁴⁰Ce étant majoritaire. On attribue au cérium une masse atomique standard de 140,116(1) u.

Le cérium possède donc des radioisotopes, tous artificiels, et un nombre important d'entre eux ont une demi-vie se comptant en jours : ¹⁴⁴Ce (284,91 jours), ¹³⁹Ce (137,641 jours), ¹⁴³Ce (33,039 jours), ¹⁴¹Ce (32,508 jours), ¹³⁵Ce (17,7 jours), ¹³⁷Ce (9 jours) et ¹³⁴Ce (3,16 jours). Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à un jour, et la plupart inférieure à une minute.

Parmi les isomères nucléaires celui à la plus longue demi-vie est ^137mCe (34,4 jours).

Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent tous principalement par émission de positron (désintégration β⁺) en isotopes du lanthane, à l’exception de ¹³⁴Ce et ¹³⁹Ce qui se désintègrent par capture électronique, également en isotopes du lanthane. Les isotopes les plus lourds se désintègrent eux tous par désintégration β⁻ en isotopes du praséodyme.

Cérium naturel

Le cérium naturel est composé des quatre isotopes stables ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce et ¹⁴²Ce. Parmi ceux-ci, ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce et ¹⁴²Ce sont théoriquement capables de désintégration bêta bien que le phénomène n'ait jamais été observé.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)	Gamme de variation naturelle
¹³⁶Ce	0,185 (2) %	0,185 - 0,186
¹³⁸Ce	0,251 (2) %	0,251 - 0,254
¹⁴⁰Ce	88,450 (51) %
¹⁴²Ce	11,114 (51) %

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie[n 1]	Mode(s) de désintégration[1] - [n 2]	Isotope(s) -fils[n 3]	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie[n 1]	Mode(s) de désintégration[1] - [n 2]	Isotope(s) -fils[n 3]	Spin nucléaire
¹¹⁹Ce	58	61	118,95276(64)#	200# ms	β⁺	¹¹⁹La	5/2+#
¹²⁰Ce	58	62	119,94664(75)#	250# ms	β⁺	¹²⁰La	0+
¹²¹Ce	58	63	120,94342(54)#	1,1(1) s	β⁺	¹²¹La	(5/2)(+#)
¹²²Ce	58	64	121,93791(43)#	2# s	β⁺	¹²²La	0+
¹²²Ce	58	64	121,93791(43)#	2# s	β⁺, p	¹²¹Ba	0+
¹²³Ce	58	65	122,93540(32)#	3,8(2) s	β⁺	¹²³La	(5/2)(+#)
¹²³Ce	58	65	122,93540(32)#	3,8(2) s	β⁺, p	¹²²Ba	(5/2)(+#)
¹²⁴Ce	58	66	123,93041(32)#	9,1(12) s	β⁺	¹²⁴La	0+
¹²⁵Ce	58	67	124,92844(21)#	9,3(3) s	β⁺	¹²⁵La	(7/2−)
¹²⁵Ce	58	67	124,92844(21)#	9,3(3) s	β⁺, p	¹²⁴Ba	(7/2−)
¹²⁶Ce	58	68	125,92397(3)	51,0(3) s	β⁺	¹²⁶La	0+
¹²⁷Ce	58	69	126,92273(6)	29(2) s	β⁺	¹²⁷La	5/2+#
¹²⁸Ce	58	70	127,91891(3)	3,93(2) min	β⁺	¹²⁸La	0+
¹²⁹Ce	58	71	128,91810(3)	3,5(3) min	β⁺	¹²⁹La	(5/2+)
¹³⁰Ce	58	72	129,91474(3)	22,9(5) min	β⁺	¹³⁰La	0+
^130mCe	2453,6(3) keV			100(8) ns			(7−)
¹³¹Ce	58	73	130,91442(4)	10,2(3) min	β⁺	¹³¹La	(7/2+)
^131mCe	61,8(1) keV			5,0(10) min	β⁺	¹³¹La	(1/2+)
¹³²Ce	58	74	131,911460(22)	3,51(11) h	β⁺	¹³²La	0+
^132mCe	2340,8(5) keV			9,4(3) ms	TI	¹³²Ce	(8−)
¹³³Ce	58	75	132,911515(18)	97(4) min	β⁺	¹³³La	1/2+
^133mCe	37,1(8) keV			4,9(4) j	β⁺	¹³³La	9/2−
¹³⁴Ce	58	76	133,908925(22)	3,16(4) j	CE	¹³⁴La	0+
¹³⁵Ce	58	77	134,909151(12)	17,7(3) j	β⁺	¹³⁵La	1/2(+)
^135mCe	445,8(2) keV			20(1) s	TI	¹³⁵Ce	(11/2−)
¹³⁶Ce	58	78	135,907172(14)	Observé stable[n 4]			0+
^136mCe	3095,5(4) keV			2,2(2) µs			10+
¹³⁷Ce	58	79	136,907806(14)	9,0(3) j	β⁺	¹³⁷La	3/2+
^137mCe	254,29(5) keV			34,4(3) j	TI (99,22 %)	¹³⁷Ce	11/2−
^137mCe	254,29(5) keV			34,4(3) j	β⁺ (0,779 %)	¹³⁷La	11/2−
¹³⁸Ce	58	80	137,905991(11)	Observé stable[n 5]			0+
^138mCe	2129,17(12) keV			8,65(20) ms	TI	¹³⁸Ce	7-
¹³⁹Ce	58	81	138,906653(8)	137,641(20) j	CE	¹³⁹La	3/2+
^139mCe	754,24(8) keV			56,54(13) s	TI	¹³⁹Ce	11/2−
¹⁴⁰Ce[n 6]	58	82	139,9054387(26)	Stable[n 7]			0+
^140mCe	2107,85(3) keV			7,3(15) µs			6+
¹⁴¹Ce[n 6]	58	83	140,9082763(26)	32,508(13) j	β⁻	¹⁴¹Pr	7/2−
¹⁴²Ce[n 6]	58	84	141,909244(3)	Observé stable[n 8]			0+
¹⁴³Ce[n 6]	58	85	142,912386(3)	33,039(6) j	β⁻	¹⁴³Pr	3/2−
¹⁴⁴Ce[n 6]	58	86	143,913647(4)	284,91(5) j	β⁻	^144mPr	0+
¹⁴⁵Ce	58	87	144,91723(4)	3,01(6) min	β⁻	¹⁴⁵Pr	(3/2−)
¹⁴⁶Ce	58	88	145,91876(7)	13,52(13) min	β⁻	¹⁴⁶Pr	0+
¹⁴⁷Ce	58	89	146,92267(3)	56,4(10) s	β⁻	¹⁴⁷Pr	(5/2−)
¹⁴⁸Ce	58	90	147,92443(3)	56(1) s	β⁻	¹⁴⁸Pr	0+
¹⁴⁹Ce	58	91	148,9284(1)	5,3(2) s	β⁻	¹⁴⁹Pr	(3/2−)#
¹⁵⁰Ce	58	92	149,93041(5)	4,0(6) s	β⁻	¹⁵⁰Pr	0+
¹⁵¹Ce	58	93	150,93398(11)	1,02(6) s	β⁻	¹⁵¹Pr	3/2−#
¹⁵²Ce	58	94	151,93654(21)#	1,4(2) s	β⁻	¹⁵²Pr	0+
¹⁵³Ce	58	95	152,94058(43)#	500# ms [>300 ns]	β⁻	¹⁵³Pr	3/2−#
¹⁵⁴Ce	58	96	153,94342(54)#	300# ms [>300 ns]	β⁻	¹⁵⁴Pr	0+
¹⁵⁵Ce	58	97	154,94804(64)#	200# ms [>300 ns]	β⁻	¹⁵⁵Pr	5/2−#
¹⁵⁶Ce	58	98	155,95126(64)#	150# ms	β⁻	¹⁵⁶Pr	0+
¹⁵⁷Ce	58	99	156,95634(75)#	50# ms	β⁻	¹⁵⁷Pr	7/2+#

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.
Théoriquement capable de β⁺β⁺ en ¹³⁶Ba avec une demi-vie supérieure à 38×10¹⁵ années
Théoriquement capable de β⁺β⁺ en ¹³⁸Ba avec une demi-vie supérieure à 150×10¹² années
Produit de fission
Théoriquement capable de fission spontanée
Théoriquement capable de β⁻β⁻ en ¹⁴²Nd avec une demi-vie supérieure à 50×10¹⁵ années

Remarques

L'évaluation de la composition isotopique est valable pour la plupart des échantillons commerciaux, mais pas tous.
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 spécimens 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.

Notes et références

Notes

Références

(en) Universal Nuclide Chart

Masse des isotopes issue 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, spins et données sur les isomères sélectionnés depuis les 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

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Tableau périodique des isotopes

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