Élément mononucléidique

Un élément mononucléidique est un élément qui est naturellement présent sur Terre essentiellement sous la forme d'un seul nucléide, que celui-ci soit stable ou non, et qui aura donc une masse atomique caractéristique. Ainsi, l'abondance naturelle isotopique de cet élément sera dominé par un seul isotope stable ou par un isotope instable à durée de vie très longue. Il existe 19 éléments dans la première catégorie (donc à la fois mononucléidiques et monoisotopiques) et 3 dans la seconde (mononucléidiques mais pas monoisotopiques) soit 22 éléments mononucléidiques au total.

Sur les 26 éléments monoisotopiques, sept ne sont donc pas mononucléidiques. Ils ne possèdent bien qu'un seul isotope stable mais ils ont aussi un radioisotope primordial de durée de vie très longue, qui coexiste avec l'élément stable dans une fraction significative, et dans de rares cas de façon majoritaire voire quasi exclusive. Ces éléments sont le vanadium, le rubidium, l'indium, le lanthane, l'europium, le rhénium et le lutécium.

Utilisation en métrologie

Les éléments mononucléidiques ont une grande importance en science, et en particulier en métrologie, car leur masse atomique peut être mesurée avec une grande précision, l'incertitude due à la présence possible d'un autre isotope dans un échantillon étant minimale.

Contamination par des traces d'un isotope instable

Des concentrations très faibles (traces) d'isotopes instables peuvent être trouvées dans des échantillons naturels d'éléments mononucléidiques. Par exemple, le béryllium 10 (¹⁰Be), qui possède une demi-vie de 1,4 million d'années, est produit par les rayons cosmiques dans la haute atmosphère terrestre ; l'iode 129 (¹²⁹I), avec une demi-vie de 15,7 millions peut être produit par un nombre varié de mécanismes cosmogéniques ou nucléaires ; le césium 137 (¹³⁷Cs), avec une demi-vie de 30 ans, est produit par des réactions de fission nucléaire.

Tout le plutonium présent dans la nature, en dehors des minerais d'uranium, est sous la forme d'un seul nucléide primordial radioactif, le plutonium 244, ce qui fait par définition du plutonium un élément mononucléidique. Cependant, en pratique, le très rare plutonium primordial a été largement contaminé par des isotopes (tels que le plutonium 239) produits par des neutrons des minerais d'uranium, des réacteurs ou des armes nucléaires ce qui rend ce nucléide inutile en métrologie. Le plutonium n'est donc pas en règle générale listé comme mononucléidique du fait de son absence d'utilité comme mononucléidique.

Table complète des éléments mononucléidiques

Élément	Nucléide	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)
béryllium	9Be	4	5	9,012182(3)
fluor	19F	9	10	18,998 403 2(5)
sodium	23Na	11	12	22,989770(2)
aluminium	27Al	13	14	26,981538(2)
phosphore	31P	15	16	30,973 761(2)
scandium	45Sc	21	24	44,955910(8)
manganèse	55Mn	25	30	54,938049(9)
cobalt	59Co	27	32	58,933 200(9)
arsenic	75As	33	42	74,92160(2)
yttrium	89Y	39	50	88,90585(2)
niobium	93Nb	41	52	92,90638(2)
rhodium	103Rh	45	58	102,90550(2)
iode	127I	53	74	126,904 47(3)
césium	133Cs	55	78	132,90545(2)
praséodyme	141Pr	59	82	140,90765(2)
terbium	159Tb	65	94	158,925 34(2)
holmium	165Ho	67	98	164,93032(2)
thulium	169Tm	69	100	168,93421(2)
or	197Au	79	118	196,966 55(2)
bismuth	209Bi	83	126	208,98038(2)	radioactif
thorium	232Th	90	142	232,038 1(1)	radioactif
protactinium	231Pa	91	140	231,03588(2)	radioactif

Données depuis Atomic Weights and Isotopic Compositions, ed, J. S. Coursey, D. J. Schwab and R. A. Dragoset, National Institute of Standards and Technology (2005).

Notes et références

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