Isotopes du germanium

Le germanium (Ge, numéro atomique 32) possède 32 isotopes connus, de nombre de masse variant de 58 à 89, ainsi que 13 isomères nucléaires. Cinq de ces isotopes sont présents dans la nature ⁷⁰Ge, ⁷²Ge, ⁷³Ge, ⁷⁴Ge et ⁷⁶Ge, ce dernier étant très légèrement radioactif, se désintégrant par double désintégration bêta en sélénium 76 avec une demi-vie de 1,78 × 10²¹ années[1] (130 milliards de fois l'âge de l'univers).

L'isotope stable ⁷⁴Ge est le plus commun, avec une abondance naturelle d'environ 36 %, les moins communs étant ⁷³Ge et ⁷⁶Ge (environ 7 % chacun)[2]. La masse atomique standard du germanium est de 72,630(8) u.

Au moins 27 radioisotopes ont été synthétisés, de nombres de masse compris entre 58 et 89. Le plus stable est ⁶⁸Ge, se désintégrant par capture électronique avec une demi-vie de 270,95 jours. Il se désintègre en gallium 68, un radioisotope utilisé en médecine comme émetteur de positron (voir générateurs à gallium 68 (en)). Le moins stable connu est ⁶⁰Ge avec une demi-vie de 30 ms.

Les deux radioisotopes du germanium les plus légers se désintègrent par double émission de proton en isotopes du zinc. La plupart des autres radioisotopes se désintègrent par radioactivité β (désintégration en isotopes du gallium par émission de positron pour les plus légers, désintégration β⁻ en isotopes de l'arsenic) sauf ⁶¹Ge et ⁶⁴Ge qui se désintègrent par émission de proton suivant une émission de positron[2]. Les isotopes de ⁸⁴Ge à ⁸⁷Ge ont aussi une voie de désintégration mineure par émission de neutron suivant une désintégration β⁻[2].

Lorsqu'ils sont bombardés par des particules alpha, les isotopes ⁷²Ge et ⁷⁶Ge engendrent les isotopes stables ⁷⁵As et ⁷⁷Se, émettant dans ce procédé des électrons à haute énergie[3].

Isotopes notables

Germanium naturel

Le germanium naturel est constitué des quatre isotopes stables ⁷⁰Ge, ⁷²Ge, ⁷³Ge et ⁷⁴Ge, et du radioisotope primordial quasi stable ⁷⁶Ge. Celui-ci a une demi-vie de 1,78 × 10²¹ années et il est considéré comme stable pour toutes ses applications.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
⁷⁰Ge	20,38 (18) %
⁷²Ge	27,31 (26) %
⁷³Ge	7,76 (8) %
⁷⁴Ge	36,72 (15) %
⁷⁶Ge	7,83 (7) %

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
⁵⁸Ge	32	26	57,99101(34)#		2p	⁵⁶Zn	0+
⁵⁹Ge	32	27	58,98175(30)#		2p	⁵⁷Zn	7/2-#
⁶⁰Ge	32	28	59,97019(25)#	30# ms	β⁺	⁶⁰Ga	0+
⁶⁰Ge	32	28	59,97019(25)#	30# ms	2p	⁵⁸Zn	0+
⁶¹Ge	32	29	60,96379(32)#	39(12) ms	β⁺, p (80 %)	⁶⁰Zn	(3/2-)#
⁶¹Ge	32	29	60,96379(32)#	39(12) ms	β⁺ (20 %)	⁶¹Ga	(3/2-)#
⁶²Ge	32	30	61,95465(15)#	129(35) ms	β⁺	⁶²Ga	0+
⁶³Ge	32	31	62,94964(21)#	142(8) ms	β⁺	⁶³Ga	(3/2-)#
⁶⁴Ge	32	32	63,94165(3)	63,7(25) s	β⁺	⁶⁴Ga	0+
⁶⁵Ge	32	33	64,93944(11)	30,9(5) s	β⁺ (99,99 %)	⁶⁵Ga	(3/2)-
⁶⁵Ge	32	33	64,93944(11)	30,9(5) s	β⁺, p (0,01 %)	⁶⁴Zn	(3/2)-
⁶⁶Ge	32	34	65,93384(3)	2,26(5) h	β⁺	⁶⁶Ga	0+
⁶⁷Ge	32	35	66,932734(5)	18,9(3) min	β⁺	⁶⁷Ga	1/2-
^67m1Ge	18,20(5) keV			13,7(9) µs			5/2-
^67m2Ge	751,70(6) keV			110,9(14) ns			9/2+
⁶⁸Ge[n 3]	32	36	67,928094(7)	270,95(16) j	CE	⁶⁸Ga	0+
⁶⁹Ge	32	37	68,9279645(14)	39,05(10) h	β⁺	⁶⁹Ga	5/2-
^69m1Ge	86,765(14) keV			5,1(2) µs			1/2-
^69m2Ge	397,944(18) keV			2,81(5) µs			9/2+
⁷⁰Ge	32	38	69,9242474(11)	Stable			0+
⁷¹Ge	32	39	70,9249510(11)	11,43(3) j	CE	⁷¹Ga	1/2-
^71mGe	198,367(10) keV			20,40(17) ms	TI	⁷¹Ge	9/2+
⁷²Ge	32	40	71,9220758(18)	Stable			0+
^72mGe	691,43(4) keV			444,2(8) ns			0+
⁷³Ge	32	41	72,9234589(18)	Stable			9/2+
^73m1Ge	13,2845(15) keV			2,92(3) µs			5/2+
^73m2Ge	66,726(9) keV			499(11) ms			1/2-
⁷⁴Ge	32	42	73,9211778(18)	Stable			0+
⁷⁵Ge	32	43	74,9228589(18)	82,78(4) min	β⁻	⁷⁵As	1/2-
^75m1Ge	139,69(3) keV			47,7(5) s	TI (99,97 %)	⁷⁵Ge	7/2+
^75m1Ge	139,69(3) keV			47,7(5) s	β⁻	⁷⁵As	7/2+
^75m2Ge	192,18(7) keV			216(5) ns			5/2+
⁷⁶Ge[n 4]	32	44	75,9214026(18)	1,78(8) × 10²¹ a	β⁻β⁻	⁷⁶Se	0+
⁷⁷Ge	32	45	76,9235486(18)	11,30(1) h	β⁻	⁷⁷As	7/2+
^77mGe	159,70(10) keV			52,9(6) s	β⁻ (79 %)	⁷⁷As	1/2-
^77mGe	159,70(10) keV			52,9(6) s	TI (21 %)	⁷⁷Ge	1/2-
⁷⁸Ge	32	46	77,922853(4)	88(1) min	β⁻	⁷⁸As	0+
⁷⁹Ge	32	47	78,9254(1)	18,98(3) s	β⁻	⁷⁹As	(1/2)-
^79mGe	185,95(4) keV			39,0(10) s	β⁻ (96 %)	⁷⁹As	(7/2+)#
^79mGe	185,95(4) keV			39,0(10) s	TI (4 %)	⁷⁹Ge	(7/2+)#
⁸⁰Ge	32	48	79,92537(3)	29,5(4) s	β⁻	⁸⁰As	0+
⁸¹Ge	32	49	80,92882(13)	7,6(6) s	β⁻	⁸¹As	9/2+#
^81mGe	679,13(4) keV			7,6(6) s	β⁻ (99 %)	⁸¹As	(1/2+)
^81mGe	679,13(4) keV			7,6(6) s	TI (1 %)	⁸¹Ge	(1/2+)
⁸²Ge	32	50	81,92955(26)	4,55(5) s	β⁻	⁸²As	0+
⁸³Ge	32	51	82,93462(21)#	1,85(6) s	β⁻	⁸³As	(5/2+)#
⁸⁴Ge	32	52	83,93747(32)#	0,947(11) s	β⁻ (89,2 %)	⁸⁴As	0+
⁸⁴Ge	32	52	83,93747(32)#	0,947(11) s	β⁻, n (10,8 %)	⁸³As	0+
⁸⁵Ge	32	53	84,94303(43)#	535(47) ms	β⁻ (86 %)	⁸⁵As	5/2+#
⁸⁵Ge	32	53	84,94303(43)#	535(47) ms	β⁻, n (14 %)	⁸⁴As	5/2+#
⁸⁶Ge	32	54	85,94649(54)#	>150 ns	β⁻, n	⁸⁵As	0+
⁸⁶Ge	32	54	85,94649(54)#	>150 ns	β⁻	⁸⁶As	0+
⁸⁷Ge	32	55	86,95251(54)#	0,14# s			5/2+#
⁸⁸Ge	32	56	87,95691(75)#	>=300 ns			0+
⁸⁹Ge	32	57	88,96383(97)#	>150 ns			3/2+#

Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI : transition isomérique.
Isotopes stables en gras, gras et italique ceux stables à notre échelle de temps.
Utilisé pour générer ⁶⁸Ga.
Radionucléide primordial.

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[5].
Les moments angulaires ou les sous-particules de 3^e ordre sont omises car spin(2)=0,45,45
Les masses des isotopes sont celles données par la Commission sur les symboles, les unités, la nomenclature, les masses atomiques et les constantes fondamentales (SUNAMCO) de l'IUPAP.
Les abondances isotopiques sont celles données par la Commission des Abondances isotopiques et des Poids atomiques de l'IUPAC.

Notes et références

A. M. Bakalyarov, A. Ya. Balysh, S. T. Belyaev, V. I. Lebedev, S. V. Zhukov, « Results of the experiment on investigation of Germanium-76 double beta decay », Phys.Part.Nucl.Lett. ; Pisma Fiz.Elem.Chast.Atom.Yadra 1-8, vol. 2, n^o 2,‎ 2003, p. 77–81 (Bibcode 2003hep.ex....9016B, arXiv hep-ex/0309016)
G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and 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])
Via deux séries de réaction :
⁴He + ⁷²Ge → ⁷⁵Se + ¹n, ⁷⁵Se se désintègre par capture électronique en ⁷⁵As avec une demi-vie de 120 jours
⁷⁶Ge + ¹n → ⁷⁷Ge, qui subit ensuite une désintégration bêta en ⁷⁷As avec une demi-vie de 11,3 heures ; ce dernier subit lui aussi une désintégration bêta en ⁷⁷Se, avec une demi-vie de 39 heures
(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 and Applied Chemistry, 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 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 :
- (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 », 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

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Isotopes of germanium » (voir la liste des auteurs).

Voir aussi

Tableau périodique des isotopes

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