Isotopes du rubidium

Le rubidium (Rb, numéro atomique 37) possède 32 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 71 et 102, et 12 isomères nucléaires. Seuls deux de ces isotopes sont présents dans la nature, ⁸⁵Rb (72,2 %), seul isotope stable du rubidium (faisant de lui un élément monoisotopique) et le ⁸⁷Rb (27,8 %) radioactif. Les mélanges de rubidium naturels sont donc radioactifs et 30 à 60 jours suffisent à leur faire voiler une pellicule photographique. On attribue au rubidium une masse atomique standard de 85,4678(3) u.

De tous les radioisotopes du rubidium, ⁸⁷Rb a la plus longue demi-vie (4,92×10¹⁰ années), suivi par ⁸³Rb (86,2 jours), ⁸⁴Rb (33,1 jours) et ⁸⁶Rb (18,642jours). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à un jour. Les isotopes plus légers que l'isotope stable se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du krypton, les plus lourds par désintégration β⁻ en isotopes du strontium.

Isotopes notables

Rubidium naturel

Le rubidium naturel est composé de l'isotope stable ⁸⁵Rb et du radioisotope primordial ⁸⁷Rb. Celui-ci possède une demi-vie de 4,92×10¹⁰ années, donc une activité massique de 3090 Bq/g. Vu leurs abondances respectives, le rubidium naturel a donc une activité massique de 875 Bq/g.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
⁸⁵Rb	72,17 (2) %
⁸⁷Rb	27,83 (2) %

Rubidium 82

Le rubidium 82 (⁸²Rb) est l'isotope du rubidium dont le noyau est constitué de 37 protons et de 45 neutrons. Il possède une demi-vie de 1,273 minutes et se désintègre par émission de positrons en ⁸²Kr (stable). Il est utilisé en tomographie par émission de positron (PET/TEP) pour évaluer les perfusions myocardiques. Il n'existe pas à l'état naturel mais peut être produit par désintégration du ⁸²Sr.

Rubidium 87

Le rubidium 87 (⁸⁷Rb) est l'isotope du rubidium dont le noyau est constitué de 37 protons et de 50 neutrons. Il possède une masse atomique de 86,9091835 u, et une énergie de liaison de 757 853 keV. Son abondance naturelle est de 27,835 %. Il se désintègre par émission β⁻ en strontium 87 (stable) avec une demi-vie de 4,92×10¹⁰ années.

Il se substitue facilement au potassium dans les minéraux et il est donc assez répandu. ⁸⁷Rb a été largement utilisé en datation des roches ; durant la cristallisation fractionnée, Sr tend à se concentrer dans la plagioclase, laissant Rb dans la phase liquide. Ainsi, le ratio Rb/Sr dans le magma résiduel peut augmenter au cours du temps, résultant en des roches avec des ratios Rb/Sr croissants avec une différenciation croissante. Les plus hauts ratios (10 ou plus) sont dans les pegmatites. Si la quantité initiale de Sr est connue ou peut être extrapolée, l'âge de la roche peut être déterminé en mesurant les concentrations en Rb et Sr et le ratio ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Ce calcul de l'âge de la roche n'est juste que si la roche n'a pas été altérée au cours du temps.

Le rubidium 87 fut le premier et l'atome le plus utilisé pour fabriquer des condensats de Bose-Einstein des gaz atomiques dilués. Même si le rubidium 85 est plus abondant, le rubidium 87 a une longueur de diffusion positive, ce qui signifie que ses atomes sont mutuellement répulsifs, à basses températures. Ceci permet d'empêcher l'effondrement de tous les condensats à l'exception des plus petits. Il est aussi facile à refroidir par évaporation, avec une diffusion mutuelle forte consistante.

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	masse isotopique (u)	Demi-vie	Mode(s) de désintégration[1] - [n 1]	Isotope(s) fils[n 2]	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie	Mode(s) de désintégration[1] - [n 1]	Isotope(s) fils[n 2]	Spin nucléaire
⁷¹Rb	37	34	70,96532(54)#		p	⁷⁰Kr	5/2-#
⁷²Rb	37	35	71,95908(54)#	< 1,5 µs	p	⁷¹Kr	3+#
^72mRb	100(100)# keV			1# µs	p	⁷¹Kr	1-#
⁷³Rb	37	36	72,95056(16)#	< 30 ns	p	⁷²Kr	3/2-#
⁷⁴Rb	37	37	73,944265(4)	64,76(3) ms	β⁺	⁷⁴Kr	(0+)
⁷⁵Rb	37	38	74,938570(8)	19,0(12) s	β⁺	⁷⁵Kr	(3/2-)
⁷⁶Rb	37	39	75,9350722(20)	36,5(6) s	β⁺	⁷⁶Kr	1(-)
⁷⁶Rb	37	39	75,9350722(20)	36,5(6) s	β⁺, α (3,8×10⁻⁷ %)	⁷²Se	1(-)
^76mRb	316,93(8) keV			3,050(7) µs			(4+)
⁷⁷Rb	37	40	76,930408(8)	3,77(4) min	β⁺	⁷⁷Kr	3/2-
⁷⁸Rb	37	41	77,928141(8)	17,66(8) min	β⁺	⁷⁸Kr	0(+)
^78mRb	111,20(10) keV			5,74(5) min	β⁺ (90 %)	⁷⁸Kr	4(-)
^78mRb	111,20(10) keV			5,74(5) min	TI (10 %)	⁷⁸Rb	4(-)
⁷⁹Rb	37	42	78,923989(6)	22,9(5) min	β⁺	⁷⁹Kr	5/2+
⁸⁰Rb	37	43	79,922519(7)	33,4(7) s	β⁺	⁸⁰Kr	1+
^80mRb	494,4(5) keV			1,6(2) µs			6+
⁸¹Rb	37	44	80,918996(6)	4,570(4) h	β⁺	⁸¹Kr	3/2-
^81mRb	86,31(7) keV			30,5(3) min	TI (97,6 %)	⁸¹Rb	9/2+
^81mRb	86,31(7) keV			30,5(3) min	β⁺ (2,4 %)	⁸¹Kr	9/2+
⁸²Rb	37	45	81,9182086(30)	1,273(2) min	β⁺	⁸²Kr	1+
^82mRb	69,0(15) keV			6,472(5) h	β⁺ (99,67 %)	⁸²Kr	5-
^82mRb	69,0(15) keV			6,472(5) h	TI (0,33 %)	⁸²Rb	5-
⁸³Rb	37	46	82,915110(6)	86,2(1) j	CE	⁸³Kr	5/2-
^83mRb	42,11(4) keV			7,8(7) ms	TI	⁸³Rb	9/2+
⁸⁴Rb	37	47	83,914385(3)	33,1(1) j	β⁺ (96,2 %)	⁸⁴Kr	2-
⁸⁴Rb	37	47	83,914385(3)	33,1(1) j	β⁻ (3,8 %)	⁸⁴Sr	2-
^84mRb	463,62(9) keV			20,26(4) min	TI (> 99,9 %)	⁸⁴Rb	6-
^84mRb	463,62(9) keV			20,26(4) min	β⁺ (< 0,1 %)	⁸⁴Kr	6-
⁸⁵Rb[n 3]	37	48	84,911789738(12)	Stable			5/2-
⁸⁶Rb	37	49	85,91116742(21)	18,642(18) j	β⁻ (99,9948 %)	⁸⁶Sr	2-
⁸⁶Rb	37	49	85,91116742(21)	18,642(18) j	CE (0,0052 %)	⁸⁶Kr	2-
^86mRb	556,05(18) keV			1,017(3) min	TI	⁸⁶Rb	6-
⁸⁷Rb[n 4] - [n 5] - [n 3]	37	50	86,909180527(13)	4,923(22)×10¹⁰ a	β⁻	⁸⁷Sr	3/2-
⁸⁸Rb	37	51	87,91131559(17)	17,773(11) min	β⁻	⁸⁸Sr	2-
⁸⁹Rb	37	52	88,912278(6)	15,15(12) min	β⁻	⁸⁹Sr	3/2-
⁹⁰Rb	37	53	89,914802(7)	158(5) s	β⁻	⁹⁰Sr	0-
^90mRb	106,90(3) keV			258(4) s	β⁻ (97,4 %)	⁹⁰Sr	3-
^90mRb	106,90(3) keV			258(4) s	TI (2,6 %)	⁹⁰ Rb	3-
⁹¹Rb	37	54	90,916537(9)	58,4(4) s	β⁻	⁹¹Sr	3/2(-)
⁹²Rb	37	55	91,919729(7)	4,492(20) s	β⁻ (99,98 %)	⁹²Sr	0-
⁹²Rb	37	55	91,919729(7)	4,492(20) s	β⁻, n (0,0107 %)	⁹¹Sr	0-
⁹³Rb	37	56	92,922042(8)	5,84(2) s	β⁻ (98,65 %)	⁹³Sr	5/2-
⁹³Rb	37	56	92,922042(8)	5,84(2) s	β⁻, n (1,35 %)	⁹²Sr	5/2-
^93mRb	253,38(3) keV			57(15) µs			(3/2-,5/2-)
⁹⁴Rb	37	57	93,926405(9)	2,702(5) s	β⁻ (89,99 %)	⁹⁴Sr	3(-)
⁹⁴Rb	37	57	93,926405(9)	2,702(5) s	β⁻, n (10,01 %)	⁹³Sr	3(-)
⁹⁵Rb	37	58	94,929303(23)	377,5(8) ms	β⁻ (91,27 %)	⁹⁵Sr	5/2-
⁹⁵Rb	37	58	94,929303(23)	377,5(8) ms	β⁻, n (8,73 %)	⁹⁴Sr	5/2-
⁹⁶Rb	37	59	95,93427(3)	202,8(33) ms	β⁻ (86,6 %)	⁹⁶Sr	2+
⁹⁶Rb	37	59	95,93427(3)	202,8(33) ms	β⁻, n (13,4 %)	⁹⁵Sr	2+
^96mRb	0(200)# keV			200# ms [>1 ms]	β⁻	⁹⁶Sr	1(-#)
					TI	⁹⁶Rb
					β⁻, n	⁹⁵Sr
⁹⁷Rb	37	60	96,93735(3)	169,9(7) ms	β⁻ (74,3 %)	⁹⁷Sr	3/2+
⁹⁷Rb	37	60	96,93735(3)	169,9(7) ms	β⁻, n (25,7 %)	⁹⁶Sr	3/2+
⁹⁸Rb	37	61	97,94179(5)	114(5) ms	β⁻(86,14 %)	⁹⁸Sr	(0,1)(-#)
					β⁻, n (13,8 %)	⁹⁷Sr
					β⁻, 2n (0,051 %)	⁹⁶Sr
^98mRb	290(130) keV			96(3) ms	β⁻	⁹⁷Sr	(3,4)(+#)
⁹⁹Rb	37	62	98,94538(13)	50,3(7) ms	β⁻ (84,1 %)	⁹⁹Sr	(5/2+)
⁹⁹Rb	37	62	98,94538(13)	50,3(7) ms	β⁻, n (15,9 %)	⁹⁸Sr	(5/2+)
¹⁰⁰Rb	37	63	99,94987(32)#	51(8) ms	β⁻ (94,25 %)	¹⁰⁰Sr	(3+)
					β⁻, n (5,6 %)	⁹⁹Sr
					β⁻, 2n (0,15 %)	⁹⁸Sr
¹⁰¹Rb	37	64	100,95320(18)	32(5) ms	β⁻ (69 %)	¹⁰¹Sr	(3/2+)#
¹⁰¹Rb	37	64	100,95320(18)	32(5) ms	β⁻, n (31 %)	¹⁰⁰Sr	(3/2+)#
¹⁰²Rb	37	65	101,95887(54)#	37(5) ms	β⁻ (82 %)	¹⁰²Sr
¹⁰²Rb	37	65	101,95887(54)#	37(5) ms	β⁻, n (18 %)	¹⁰¹Sr

Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI: transition isomérique.
Isotopes stables en gras.
Produit de fission.
radionucléide primordial.
Utilisé en datation rubidium/strontium.

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 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

(en)Universal Nuclide Chart

Masse des isotopes depuis :
- (en) 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])
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 and 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-vie, spin et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
- (en) 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])
- (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

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Tableau périodique des isotopes

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