Isotopes du molybdène

Le molybdène (Mo, numéro atomique 42) possède 33 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 83 et 115, et 8 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, les six stables, ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo et ⁹⁸Mo, et le radioisotope ¹⁰⁰Mo représentent l'intégralité du molybdène naturellement présent, le plus abondant étant ⁹⁸Mo (24,14 %). On attribue au molybdène une masse atomique standard de 95,95(1) u[1].

Parmi les 26 radioisotopes artificiels du molybdène, les plus stables sont ⁹³Mo (demi-vie de 4 ans) et ⁹⁹Mo (2,75 jours). Tous les autres isotopes ont des demi-vie inférieure à une heure, et la plupart à une minute. L'isomère nucléaire le plus stable est ^93mMo, avec une demi-vie de 6,85 heures.

Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables (A < 92) se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du niobium. Les radioisotopes plus lourds (A > 99) se désintègrent eux principalement par désintégration β⁻ en isotopes du technétium, à l'exception de ¹⁰⁰Mo qui se désintègre par double émission β⁻ en ¹⁰⁰Ru. ⁹³Mo lui se désintègre principalement par capture électronique en ⁹³Nb.

Les isotopes 90, 91m, 91, 93m, 93, 99, 101, 102 et 105 du molybdène sont des produits de fission ou d'activation neutronique introduits dans l'environnement par les essais nucléaires, ou des fuites ou émissions autorisées d'installations nucléaires (usines de retraitement des déchets nucléaires usés).

Selon l'IRSN (2003), « Le molybdène est un élément relativement mal connu sur le plan radioécologique »[2]. Le ⁹⁹Mo, mieux connu est émetteur β^— dont la période radioactive est courte (66 heures, ce qui explique qu'il est très rarement et difficilement détecté dans l'environnement). Son activité massique de 1,75×10¹⁶ Bq.g^-1. Ses émissions principales par désintégration sont 443 keV (82 % du rendement d'émission) ; 133 keV (17 % du rendement d'émission) ; 290 keV (1 % du rendement d'émission)[3]. Sa cinétique environnementale et métabolique est mal connue.
Dans l'eau, les crustacés le bioaccumulent (facteur de concentration = 100[4]), de même que les mollusques filtreurs (facteur de concentration = 100[4]) et moindrement les poissons (facteur de concentration = 10 à 20 pour le poisson entier[4], mais Short & al. (1973) ont étudié la fixation et la bioaccumulation de ⁹⁹Mo (comme traceur) puis de molybdène en ajout, pour quelques espèces de poissons, dans le lac Michigan et en laboratoire, démontrant que ce radionucléide est 2 fois plus concentré dans la rate et le foie que dans les parties musculaires)[5].

Isotopes notables

Molybdène naturel

Le molybdène naturel est composé des six isotopes stables ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo et ⁹⁸Mo, et du radionucléide primordial (demi-vie de 1 × 10¹⁹ années), ¹⁰⁰Mo. Tous les isotopes stables sont cependant théoriquement capables de fission spontanée, bien que cette dernière n'ait été observée dans aucun des cas. De même, ⁹²Mo et ⁹⁸Mo sont soupçonnés d'être faiblement radioactifs, se désintégrant par double émission bêta β, respectivement en ⁹²Zr et ⁹⁸Ru avec des demi-vies supérieures à 1,9 × 10²⁰ années et 1 × 10¹⁴ années, mais encore une fois de telles désintégrations n'ont encore jamais été observées

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
⁹²Mo	14,77 (31) %
⁹⁴Mo	9,23 (10) %
⁹⁵Mo	15,90 (9) %
⁹⁶Mo	16,68 (1) %
⁹⁷Mo	9,56 (5) %
⁹⁸Mo	24,19 (26) %
¹⁰⁰Mo	9,67 (20) %

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie[n 1]	Mode(s) de désintégration[6] - [n 2]	Isotope(s) fils[n 3]	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie[n 1]	Mode(s) de désintégration[6] - [n 2]	Isotope(s) fils[n 3]	Spin nucléaire
⁸³Mo	42	41	82,94874(54)#	23(19) ms [6(+30-3) ms]	β⁺	⁸³Nb	3/2-#
⁸³Mo	42	41	82,94874(54)#	23(19) ms [6(+30-3) ms]	β⁺, p	⁸²Zr	3/2-#
⁸⁴Mo	42	42	83,94009(43)#	3,8(9) ms [3,7(+10-8) s]	β⁺	⁸⁴Nb	0+
⁸⁵Mo	42	43	84,93655(30)#	3,2(2) s	β⁺	⁸⁵Nb	(1/2-)#
⁸⁶Mo	42	44	85,93070(47)	19,6(11) s	β⁺	⁸⁶Nb	0+
⁸⁷Mo	42	45	86,92733(24)	14,05(23) s	β⁺ (85 %)	⁸⁷Nb	7/2+#
⁸⁷Mo	42	45	86,92733(24)	14,05(23) s	β⁺, p (15 %)	⁸⁶Zr	7/2+#
⁸⁸Mo	42	46	87,921953(22)	8,0(2) min	β⁺	⁸⁸Nb	0+
⁸⁹Mo	42	47	88,919480(17)	2,11(10) min	β⁺	⁸⁹Nb	(9/2+)
^89mMo	387,5(2) keV			190(15) ms	TI	⁸⁹Mo	(1/2-)
⁹⁰Mo	42	48	89,913937(7)	5,56(9) h	β⁺	⁹⁰Nb	0+
^90mMo	2874,73(15) keV			1,12(5) µs			8+#
⁹¹Mo	42	49	90,911750(12)	15,49(1) min	β⁺	⁹¹Nb	9/2+
^91mMo	653,01(9) keV			64,6(6) s	TI (50,1 %)	⁹¹Mo	1/2-
^91mMo	653,01(9) keV			64,6(6) s	β⁺ (49,9 %)	⁹¹Nb	1/2-
⁹²Mo	42	50	91,906811(4)	Observé stable[n 4]			0+
^92mMo	2760,46(16) keV			190(3) ns			8+
⁹³Mo	42	51	92,906813(4)	4000(800) a	CE	⁹³Nb	5/2+
^93mMo	2424,89(3) keV			6,85(7) h	TI (99,88 %)	⁹³Mo	21/2+
^93mMo	2424,89(3) keV			6,85(7) h	β⁺ (0,12 %)	⁹³Nb	21/2+
⁹⁴Mo	42	52	93,9050883(21)	Stable[n 5]			0+
⁹⁵Mo[n 6]	42	53	94,9058421(21)	Stable[n 5]			5/2+
⁹⁶Mo	42	54	95,9046795(21)	Stable[n 5]			0+
⁹⁷Mo[n 6]	42	55	96,9060215(21)	Stable[n 5]			5/2+
⁹⁸Mo[n 6]	42	56	97,9054082(21)	Observé stable[n 7]			0+
⁹⁹Mo[n 6] - [n 8]	42	57	98,9077119(21)	2,7489(6) d	β⁻	^99mTc	1/2+
^99m1Mo	97,785(3) keV			15,5(2) µs			5/2+
^99m2Mo	684,5(4) keV			0,76(6) µs			11/2-
¹⁰⁰Mo[n 9] - [n 6]	42	58	99,907477(6)	8,5(5)×10¹⁸ a	β⁻β⁻	¹⁰⁰Ru	0+
¹⁰¹Mo	42	59	100,910347(6)	14,61(3) min	β⁻	¹⁰¹Tc	1/2+
¹⁰²Mo	42	60	101,910297(22)	11,3(2) min	β⁻	¹⁰²Tc	0+
¹⁰³Mo	42	61	102,91321(7)	67,5(15) s	β⁻	¹⁰³Tc	(3/2+)
¹⁰⁴Mo	42	62	103,91376(6)	60(2) s	β⁻	¹⁰⁴Tc	0+
¹⁰⁵Mo	42	63	104,91697(8)	35,6(16) s	β⁻	¹⁰⁵Tc	(5/2-)
¹⁰⁶Mo	42	64	105,918137(19)	8,73(12) s	β⁻	¹⁰⁶Tc	0+
¹⁰⁷Mo	42	65	106,92169(17)	3,5(5) s	β⁻	¹⁰⁷Tc	(7/2-)
^107mMo	66,3(2) keV			470(30) ns			(5/2-)
¹⁰⁸Mo	42	66	107,92345(21)#	1,09(2) s	β⁻	¹⁰⁸Tc	0+
¹⁰⁹Mo	42	67	108,92781(32)#	0,53(6) s	β⁻	¹⁰⁹Tc	(7/2-)#
¹¹⁰Mo	42	68	109,92973(43)#	0,27(1) s	β⁻ (>99,9 %)	¹¹⁰Tc	0+
¹¹⁰Mo	42	68	109,92973(43)#	0,27(1) s	β⁻, n (<0,1 %)	¹⁰⁹Tc	0+
¹¹¹Mo	42	69	110,93441(43)#	200# ms [>300 ns]	β⁻	¹¹¹Tc
¹¹²Mo	42	70	111,93684(64)#	150# ms [>300 ns]	β⁻	¹¹²Tc	0+
¹¹³Mo	42	71	112,94188(64)#	100# ms [>300 ns]	β⁻	¹¹³Tc
¹¹⁴Mo	42	72	113,94492(75)#	80# ms [>300 ns]			0+
¹¹⁵Mo	42	73	114,95029(86)#	60# ms [>300 ns]

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 subir une désintégration β⁺β⁺ en ⁹²Zr avec une demi-vie supérieure à 1,9×10²⁰ années.
Théoriquement capable de fission spontanée.
Produit de fission.
Soupçonné de subir une désintégration β⁻β⁻ en ⁹⁸Ru avec une demi-vie supérieure à 1×10¹⁴ années.
Utilisé pour produire le radioisotope technétium 99m utilisé en médecine nucléaire.
radionucléide primordial.

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[7].

Notes et références

Table of Standard Atomic Weights 2013 – CIAAW
P. Calmon, JM Métivier, IRSN, Fiche radioisotope 99Mo et l'environnement, 2003-06-03, PDF, 12 pp.
ICRP (1983) Radionuclide transformations, energy and intensity of emissions, International Commission on Radiological Protection, Publication n°38, Oxford Pergamon Press
Quinault JM et Grauby A (1984). Manuel de radioécologie CEA/EDF.
Short ZF, Olson PR., Palumbo RF, Donaldson JR et Lowman FG (1973). “Uptake of Molybdenum, marked with 99Mo, by the Biota of Ferm Lake, Washington, in a Laboratory and a Field Experiment” in: Proceedings ot the third national symposium on radioecology, p. 474-485, Oak Ridge, Tennessee.
(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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