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Isotopes du zinc

Le zinc (Zn) possède 30 isotopes connus, de nombre de masse variant de 54 à 83, ainsi que dix isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, cinq sont stables[1], 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn et 70Zn, et constituent l'ensemble du zinc naturel, le plus abondant étant 64Zn (48,3 % d'abondance naturelle). Sa masse atomique standard est de 65,409(4) u.

Vingt-cinq radioisotopes ont été caractérisés, le plus abondant et le plus stable étant 65Zn avec une demi-vie de 244,26 jours, suivis du 72Zn avec une demi-vie de 46,5 heures. Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie de moins de 14 heures, la majorité d'entre eux inférieure à une seconde. Parmi les radioisotopes plus légers que les isotopes stables, les plus légers (54Zn à 55Zn) se désintègrent par double émission de proton en isotopes du nickel, ceux légèrement plus lourds principalement par émission de positron (à l'exception du zinc 58 qui se désintègre par émission de positron et par émission de positron suivie d'une émission de proton), en isotopes du cuivre. Les radioisotopes les plus lourds se désintègrent par radioactivité β− en isotopes du gallium.

Le zinc a été proposé comme matériau pour « saler » des armes nucléaires (le cobalt étant un autre matériau salant plus connu). L'idée est d'avoir une enveloppe en zinc enrichi en 64Zn (stable), qui, irradié par un intense flux de neutrons à haute énergie résultant de l'explosion d'une bombe thermonucléaire, se transmuterait en radioisotope 65Zn qui possède une demi-vie de 244 jours et produit environ 1,115 MeV[2] en rayonnement gamma, ce qui accroîtrait significativement la radioactivité des retombées nucléaires dans les jours qui suivraient l'explosion. De telles armes n'ont a priori pour l'instant jamais été construites, testées ou utilisées.

Isotopes notables

Zinc naturel

Le zinc naturel est constitué des cinq isotopes stables 64Zn (prédominant), 66Zn, 67Zn, 68Zn et 70Zn (très minoritaire).

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

64Zn 48,268 (321) %
66Zn 27,975 (77) %
67Zn 4,102 (21) %
68Zn 19,024 (123) %
70Zn 0,631 (9) %

Table des isotopes
Symbole
de l'isotope		 Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) de
désintégration[3] - [n 1]		 Isotope(s)

fils[n 2]

 Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
54Zn 30 24 53,99295(43)# 2p 52Ni 0+
55Zn 30 25 54,98398(27)# 20# ms [>1,6 µs] 2p 53Ni 5/2-#
β+ 55Cu
56Zn 30 26 55,97238(28)# 36(10) ms β+ 56Cu 0+
57Zn 30 27 56,96479(11)# 38(4) ms β+, p (65 %) 56Ni 7/2-#
β+ (35 %) 57Cu
58Zn 30 28 57,95459(5) 84(9) ms β+, p (60 %) 57Ni 0+
β+ (40 %) 58Cu
59Zn 30 29 58,94926(4) 182,0(18) ms β+ (99 %) 59Cu 3/2-
β+, p (1 %) 58Ni
60Zn[n 3] 30 30 59,941827(11) 2,38(5) min β+ 60Cu 0+
61Zn 30 31 60,939511(17) 89,1(2) s β+ 61Cu 3/2-
61m1Zn 88,4(1) keV <430 ms 1/2-
61m2Zn 418,10(15) keV 140(70) ms 3/2-
61m3Zn 756,02(18) keV <130 ms 5/2-
62Zn 30 32 61,934330(11) 9,186(13) h β+ 62Cu 0+
63Zn 30 33 62,9332116(17) 38,47(5) min β+ 63Cu 3/2-
64Zn 30 34 63,9291422(7) Observé stable[n 4] 0+
65Zn 30 35 64,9292410(7) 243,66(9) j β+ 65Cu 5/2-
65mZn 53,928(10) keV 1,6(6) µs (1/2)-
66Zn 30 36 65,9260334(10) Stable 0+
67Zn 30 37 66,9271273(10) Stable 5/2-
68Zn 30 38 67,9248442(10) Stable 0+
69Zn 30 39 68,9265503(10) 56,4(9) min β− 69Ga 1/2-
69mZn 438,636(18) keV 13,76(2) h TI (96,7 %) 69Zn 9/2+
β− (3,3 %) 69Ga
70Zn 30 40 69,9253193(21) Observé stable[n 5] 0+
71Zn 30 41 70,927722(11) 2,45(10) min β− 71Ga 1/2-
71mZn 157,7(13) keV 3,96(5) h β− (99,95 %) 71Ga 9/2+
TI (,05 %) 71Zn
72Zn 30 42 71,926858(7) 46,5(1) h β− 72Ga 0+
73Zn 30 43 72,92978(4) 23,5(10) s β− 73Ga (1/2)-
73m1Zn 195,5(2) keV 13,0(2) ms (5/2+)
73m2Zn 237,6(20) keV 5,8(8) s β− 73Ga (7/2+)
TI 73Zn
74Zn 30 44 73,92946(5) 95,6(12) s β− 74Ga 0+
75Zn 30 45 74,93294(8) 10,2(2) s β− 75Ga (7/2+)#
76Zn 30 46 75,93329(9) 5,7(3) s β− 76Ga 0+
77Zn 30 47 76,93696(13) 2,08(5) s β− 77Ga (7/2+)#
77mZn 772,39(12) keV 1,05(10) s TI (50 %) 77Zn 1/2-#
β− (50 %) 77Ga
78Zn 30 48 77,93844(10) 1,47(15) s β− 78Ga 0+
78mZn 2673(1) keV 319(9) ns (8+)
79Zn 30 49 78,94265(28)# 0,995(19) s β− (98,7 %) 79Ga (9/2+)
β−, n (1,3 %) 78Ga
80Zn 30 50 79,94434(18) 545(16) ms β− (99 %) 80Ga 0+
β−, n (1 %) 79Ga
81Zn 30 51 80,95048(32)# 290(50) ms β− (92,5 %) 81Ga 5/2+#
β−, n (7,5 %) 80Ga
82Zn 30 52 81,95442(54)# 100# ms [>300 ns] β− 82Ga 0+
83Zn 30 53 82,96103(54)# 80# ms [>300 ns] 5/2+#
  1. Abréviation :
    TI : transition isomérique.
  2. Isotopes stables en gras, gras et italique ceux stables à notre échelle de temps.
  3. Produit final de la fusion du silicium ; sa production est endothermique et accélère l'effondrement de l'étoile.
  4. Suspecté de se désintégrer par désintégration β+β+ en 64Ni avec une demi-vie supérieure à 2,3×1018 années.
  5. Suspecté de subir une désintégration β−β− en 70Ge avec une demi-vie supérieure à 1,3×1016 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[4].
  • 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.


Voir aussi


1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Tableau périodique des isotopes

Notes et références
  1. mais deux d'entre eux sont suspectés d'être très légèrement radioactifs, avec des demi-vies supérieures à un million de fois l'âge de l'univers
  2. E. Roost, E. Funck, A. Spernol et R. Vaninbroukx, « The decay of 65Zn », Zeitschrift für Physik, vol. 250,‎ , p. 395 (DOI 10.1007/BF01379752, Bibcode 1972ZPhy..250..395D)
  3. (en)Universal Nuclide Chart
  4. (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le )
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