Isotopes du chrome

Le chrome (Cr, numéro atomique 24) possède 26 isotopes connus de nombre de masse variant entre 42 et 67, et deux isomères nucléaires. Quatre de ces isotopes sont stables et représentent la totalité du chrome présent dans la nature, ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr, et ⁵⁴Cr, ⁵²Cr étant le plus abondant. La masse atomique standard du chrome est donc de 51,996 1 u, très proche de la masse isotopique de ⁵²Cr.

⁵⁰Cr est suspecté de se désintégrer par double désintégration bêta (β⁺β⁺) en ⁵⁰Ti avec une demi-vie d'au moins 1,3 × 10¹⁸ années, bien que cette désintégration n'aie pour l'instant jamais été observée.

Parmi les 22 radioisotopes du chrome, tous synthétiques, le plus stable est ⁵¹Cr avec une demi-vie de 27,7 jours. Tous les autres isotopes ont des demi-vie de moins de 24 heures, et la plupart d'entre eux inférieure à 1 minute, le moins stable connu étant ⁶⁶Cr avec une demi-vie de 10 millisecondes.

Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du vanadium. ⁵¹Cr se désintègre lui par capture électronique en ⁵¹V. Les radioisotopes les plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β⁻ en isotopes du manganèse.

Isotopes notables

Chrome naturel

Le chrome naturel est composé des quatre isotopes stables ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr et ⁵⁴Cr.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)	Gamme de variations
⁵⁰Cr	4,345 (13) %	4,294 - 4,345
⁵²Cr	83,789 (18) %	83,762 - 83,790
⁵³Cr	9,501 (17) %	9,501 - 9,553
⁵⁴Cr	2,365 (7) %	2,365 - 2,391

Chrome 53

Le chrome 53 (⁵³Cr) est l'isotope du chrome dont le noyau est constitué de 24 protons et de 29 neutrons. C'est un isotope stable représentant 9,5 % du chrome naturel. C'est un isotope radiogénique, issu de la désintégration du manganèse 53 (⁵³Mn). On trouve en général les isotopes du chromes et du manganèse combinés, et ils sont ainsi utilisés en géologie isotopique. La mesure des ratios Mn/Cr permettent de confirmer les mesures des taux d'aluminium 26 (²⁶Al) et de palladium 107 (¹⁰⁷Pd) utilisées dans l'étude de l'histoire du système solaire primitif.

Des variations dans les rapports ⁵³Cr/⁵²Cr et Mn/Cr constatés dans plusieurs météorites indiquent un rapport initial ⁵³Mn/⁵⁵Mn qui suggère une désintégration in situ du ⁵³Mn dans des corps planétaires partiellement différentiés. ⁵³Cr fournit ainsi une preuve additionnelle des processus de nucléosynthèse juste avant la formation du système solaire.

Ce même isotope est lessivé préférentiellement dans certaines circonstances, ce qui permet à son abondance dans les sédiments marins d'être utilisée comme une mesure détournée des concentrations en oxygène atmosphérique[1].

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
⁴²Cr	24	18	42,00643(32)#	14(3) ms [13(+4-2) ms]	β⁺ (>99,9%)	⁴²V	0+
⁴²Cr	24	18	42,00643(32)#	14(3) ms [13(+4-2) ms]	2p (<0,1%)	⁴⁰Ti	0+
⁴³Cr	24	19	42,99771(24)#	21,6(7) ms	β⁺ (71%)	⁴³V	(3/2+)
					β⁺, p (23%)	⁴²Ti
					β⁺, 2p (6%)	⁴¹Sc
					β⁺, α (<0,1%)	³⁹Sc
⁴⁴Cr	24	20	43,98555(5)#	54(4) ms [53(+4-3) ms]	β⁺ (93%)	⁴⁴V	0+
⁴⁴Cr	24	20	43,98555(5)#	54(4) ms [53(+4-3) ms]	β⁺, p (7%)	⁴³Ti	0+
⁴⁵Cr	24	21	44,97964(54)	50(6) ms	β⁺ (73%)	⁴⁵V	7/2-#
⁴⁵Cr	24	21	44,97964(54)	50(6) ms	β⁺, p (27%)	⁴⁴Ti	7/2-#
^45mCr	50(100)# keV			1# ms	TI	⁴⁵Cr	3/2+#
^45mCr	50(100)# keV			1# ms	β⁺	⁴⁵V	3/2+#
⁴⁶Cr	24	22	45,968359(21)	0,26(6) s	β⁺	⁴⁶V	0+
⁴⁷Cr	24	23	46,962900(15)	500(15) ms	β⁺	⁴⁷V	3/2-
⁴⁸Cr	24	24	47,954032(8)	21,56(3) h	β⁺	⁴⁸V	0+
⁴⁹Cr	24	25	48,9513357(26)	42,3(1) min	β⁺	⁴⁹V	5/2-
⁵⁰Cr	24	26	49,9460442(11)	Observé stable[n 3]			0+
⁵¹Cr	24	27	50,9447674(11)	27,7025(24) j	CE	⁵¹V	7/2-
⁵²Cr	24	28	51,9405075(8)	Stable			0+
⁵³Cr	24	29	52,9406494(8)	Stable			3/2-
⁵⁴Cr	24	30	53,9388804(8)	Stable			0+
⁵⁵Cr	24	31	54,9408397(8)	3,497(3) min	β⁻	⁵⁵Mn	3/2-
⁵⁶Cr	24	32	55,9406531(20)	5,94(10) min	β⁻	⁵⁶Mn	0+
⁵⁷Cr	24	33	56,943613(2)	21,1(10) s	β⁻	⁵⁷Mn	(3/2-)
⁵⁸Cr	24	34	57,94435(22)	7,0(3) s	β⁻	⁵⁸Mn	0+
⁵⁹Cr	24	35	58,94859(26)	460(50) ms	β⁻	⁵⁹Mn	5/2-#
^59mCr	503,0(17) keV			96(20) µs			(9/2+)
⁶⁰Cr	24	36	59,95008(23)	560(60) ms	β⁻	⁶⁰Mn	0+
⁶¹Cr	24	37	60,95472(27)	261(15) ms	β⁻ (>99,9%)	⁶¹Mn	5/2-#
⁶¹Cr	24	37	60,95472(27)	261(15) ms	β⁻, n (<0,1%)	⁶⁰Mn	5/2-#
⁶²Cr	24	38	61,95661(36)	199(9) ms	β⁻ (>99,9%)	⁶²Mn	0+
⁶²Cr	24	38	61,95661(36)	199(9) ms	β⁻, n	⁶¹Mn	0+
⁶³Cr	24	39	62,96186(32)#	129(2) ms	β⁻	⁶³Mn	(1/2-)#
⁶³Cr	24	39	62,96186(32)#	129(2) ms	β⁻, n	⁶²Mn	(1/2-)#
⁶⁴Cr	24	40	63,96441(43)#	43(1) ms	β⁻	⁶⁴Mn	0+
⁶⁵Cr	24	41	64,97016(54)#	27(3) ms	β⁻	⁶⁵Mn	(1/2-)#
⁶⁶Cr	24	42	65,97338(64)#	10(6) ms	β⁻	⁶⁶Mn	0+
⁶⁷Cr	24	43	66,97955(75)#	10# ms [>300 ns]	β⁻	⁶⁷Mn	1/2-#

Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI : transition isomérique.
Isotopes stables en gras.
Soupçonné de se désintégrer par désintégration β⁺β⁺ en ⁵⁰Ti avec une demi-vie d'au moins 1,3 × 10¹⁸ années.

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 des incertitudes élargies[3].
Masses des isotopes données par la Commission sur les Symboles, les Unités, la Nomenclature, les Masses atomiques et les Constantes fondamentales (SUNAMCO) de l'IUPAP.
Abondances isotopiques données par la Commission des abondances isotopiques et des poids atomiques de l'IUPAC.

Notes et références

(en) R. Frei, C. Gaucher, S. W. Poulton, D. E. Canfield, « Fluctuations in Precambrian atmospheric oxygenation recorded by chromium isotopes », Nature, vol. 461, n^o 7261,‎ 2009, p. 250–3 (PMID 19741707, DOI 10.1038/nature08266, Bibcode 2009Natur.461..250F)
(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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