Isotopes du silicium
Le silicium (Si) possède 23 isotopes connus, avec un nombre de masse compris entre 22 et 44. Seuls 28Si (très majoritaire), 29Si et 30Si sont stables et présents dans la nature en quantité non négligeable. Le silicium possède donc une masse atomique standard de 28,0855(3) u.
Le radioisotope ayant la plus longue durée de vie est 32Si, produit par la spallation des rayons cosmiques de l'argon[1],[2]. Sa demi-vie a été estimée à 132 ans et il se désintègre par émission β (0,21 MeV) en 32P (demi-vie de 14,28 jours[3]) qui se désintègre ensuite en 32S (stable). Après 32Si, 31Si est le radioisotope avec la plus grande demi-vie, 157,3 minutes. Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à 7 secondes, celui à la demi-vie la plus courte étant 43Si (> 60 nanosecondes).
Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent en isotopes de l'aluminium ou en isotopes du magnésium, les plus lourds en isotopes du phosphore.
Silicium naturel
modifierLe silicium naturel est constitué des trois isotopes stables 28Si (le plus abondant), 29Si et 30Si, et de traces du radioisotope 32Si d'origine cosmogénique issu de la spallation de l'argon 40 atmosphérique ainsi que des essais nucléaires atmosphériques[1].
| Isotope | Abondance
(pourcentage molaire) |
Gamme de variations |
|---|---|---|
| 28Si | 92,223 (19) % | 92,205 – 92,241 |
| 29Si | 4,685 (8) % | 4,678 – 4,692 |
| 30Si | 3,092 (11) % | 3,082 – 3,102 |
| 32Si | Traces |
Isotopes notables
modifierSilicium 32
modifierLe silicium 32 a été découvert en 1954 sa présence dans l'environnement a été mise en évidence en 1960[1]. Sa demi-vie a été longtemps mal connue, du fait de la difficulté à isoler suffisamment de silicium 32 pour l'étudier[1]; aujourd'hui fixée à 170 ans, elle avait été estimée à 500 ans en 1964, et à 101 ans en 1980[1]. Bien que cela pose des difficultés techniques, le silicium 32 peut être utilisé pour la datation radiométrique de sédiments ou de masses d'eau pour des âges de l'ordre de quelques siècles[1],[4], sa demi-vie étant intermédiaire entre celle du plomb 210 et celle du carbone 14.
Table des isotopes
modifier| Symbole de l'isotope |
Z (p) | N (n) | Masse isotopique (u) | Demi-vie | Mode(s) de désintégration[5] |
Isotope
fils[n 1] |
Spin
nucléaire |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 22Si | 14 | 8 | 22,03453(22)# | 29(2) ms | β+ (68 %) | 22Al | 0+ |
| β+, p (32 %) | 21Mg | ||||||
| 23Si | 14 | 9 | 23,02552(21)# | 42,3(4) ms | β+ | 23Al | 3/2+# |
| 24Si | 14 | 10 | 24,011546(21) | 140(8) ms | β+ (92 %) | 24Al | 0+ |
| β+, p (8 %) | 23Mg | ||||||
| 25Si | 14 | 11 | 25,004106(11) | 220(3) ms | β+ (63,19 %) | 25Al | 5/2+ |
| β+, p (36,8 %) | 24Mg | ||||||
| 26Si | 14 | 12 | 25,992330(3) | 2,234(13) s | β+ | 26Al | 0+ |
| 27Si | 14 | 13 | 26,98670491(16) | 4,16(2) s | β+ | 27Al | 5/2+ |
| 28Si | 14 | 14 | 27,9769265325(19) | Stable | 0+ | ||
| 29Si | 14 | 15 | 28,976494700(22) | Stable | 1/2+ | ||
| 30Si | 14 | 16 | 29,97377017(3) | Stable | 0+ | ||
| 31Si | 14 | 17 | 30,97536323(4) | 157,3(3) min | β− | 31P | 3/2+ |
| 32Si | 14 | 18 | 31,97414808(5) | 170 ans | β− | 32P | 0+ |
| 33Si | 14 | 19 | 32,978000(17) | 6,18(18) s | β− | 33P | (3/2+) |
| 34Si | 14 | 20 | 33,978576(15) | 2,77(20) s | β− | 34P | 0+ |
| 35Si | 14 | 21 | 34,98458(4) | 780(120) ms | β− (94,74 %) | 35P | 7/2-# |
| β−, n (5,26 %) | 34P | ||||||
| 36Si | 14 | 22 | 35,98660(13) | 0,45(6) s | β− (88 %) | 36P | 0+ |
| β−, n (12 %) | 35P | ||||||
| 37Si | 14 | 23 | 36,99294(18) | 90(60) ms | β− (83 %) | 37P | (7/2-)# |
| β−, n (17 %) | 36P | ||||||
| 38Si | 14 | 24 | 37,99563(15) | 90# ms [> 1 µs] | β−, n | 37P | 0+ |
| β− | 36P | ||||||
| 39Si | 14 | 25 | 39,00207(36) | 47,5(20) ms | β− | 39P | 7/2-# |
| 40Si | 14 | 26 | 40,00587(60) | 33,0(10) ms | β− | 40P | 0+ |
| 41Si | 14 | 27 | 41,01456(198) | 20,0(25) ms | β− | 41P | 7/2-# |
| 42Si | 14 | 28 | 42,01979(54)# | 13(4) ms | β− | 42P | 0+ |
| 43Si | 14 | 29 | 43,02866(75)# | 15# ms [> 260 ns] | 3/2-# | ||
| 44Si | 14 | 30 | 44,03526(86)# | 10# ms | 0+ | ||
- isotopes stables en gras.
Remarques
modifier- La précision sur les abondances isotopiques et de la masse atomique est limitée par des variations. Les gammes de données sont normalement applicables à tout matériau normal terrestre.
- 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.
Références
modifier- Étienne Roth (dir.), Bernard Poty (dir.), Robert Delmas et al. (préf. Jean Coulomb), Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Éditions Masson, coll. « Collection CEA », , 631 p. (ISBN 2-225-80674-8), chap. 17 (« Silicium 32 et argon 39 »)
- (en) It's Elemental – Isotopes of the Element Silicon. Education.jlab.org. Consulté le on 2011-08-07.
- (en) Science Gateway PHOSPHORUS - 32
- (en) L. Keith Fifield et Uwe Morgenstern, « Silicon-32 as a tool for dating the recent past », Quaternary Geochronology (en), vol. 4, (lire en ligne)
- (en) Universal Nuclide Chart
- Masse des isotopes :
- (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, , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du ])
- 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, no 6, , 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, no 11, , 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, , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du ])
- (en) National Nuclear Data Center, « NuDat 2.1 database », Brookhaven National Laboratory (consulté en )
- (en) N. E. Holden et D. R. Lide (dir.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, , 85e 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 silicon » (voir la liste des auteurs).
Voir aussi
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| 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 |
