Isotopes de l'holmium
L'holmium (Ho, numéro atomique 67) possède 36 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 140 et 175, ainsi que 32 isomères nucléaires. Parmi eux, un seul est stable, 165Ho (on le soupçonne néanmoins de pouvoir se désintégrer par radioactivité α en 161Tb), et représente l'intégralité de l'holmium naturel, faisant de l'holmium un élément monoisotopique et un élément mononucléidique. La masse atomique standard de l'holmium est donc la masse isotopique de 165Ho, soit 164,930 33(2) u[1].
Parmi les 35 radioisotopes qui ont été décrits, les plus stables sont 163Ho, avec une demi-vie de 4 570 an et 166Ho (26,83 heures). Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure au jour, et la plupart inférieure à une minute.
Parmi les isomères nucléaires les plus stables sont 166m1Ho (t1/2 = 1,2 an) et 160m1Ho (5,02 heures).
Les radioisotopes plus légers que 165Ho se désintègrent principalement par émission de positron (β+) en isotopes du dysprosium, à quelques exceptions :
- pour les isotopes allant de 151Ho à 154Ho, la désintégration β+ est concurrencée par la désintégration α, produisant des isotopes du terbium ; chose assez rare, les isomères nucléaires dans cette gamme de masse se désintègrent eux aussi via ces deux modes plutôt que par une transition isomérique plus classique.
- 161Ho et 163Ho se désintègrent par capture électronique également en isotopes du dysprosium correspondants.
- 164Ho se désintègre en bonne partie (60 %) par capture électronique (en 164Dy), mais également (40 %) par désintégration β− en 164Er, ce qui est extrêmement rare pour un radioisotope plus léger que l'isotope stable.
Les isotopes les plus lourds que 165Ho se désintègrent eux principalement par désintégration β− en isotopes de l'erbium.
Isotopes notables
modifierHolmium 163
modifierL'holmium 163 se désintègre par capture électronique en dysprosium 163, avec une période radioactive de 4570 ans. Il présente un intérêt dans la mesure de la masse du neutrino[2] et dans la mise au point de la spectroscopie de la capture électronique[3].
Holmium 165
modifierSeul isotope stable, l'holmium 165 représente la totalité de l'holmium naturel.
Table des isotopes
modifier| Symbole de l'isotope |
Z (p) | N (n) | Masse isotopique (u) | Demi-vie | Mode(s) de désintégration[4],[n 1] |
Isotope(s)
fils[n 2] |
Spin
nucléaire |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Énergie d'excitation | |||||||
| 140Ho | 67 | 73 | 139,96854(54)# | 6(3) ms | 8+# | ||
| 141Ho | 67 | 74 | 140,96310(54)# | 4,1(3) ms | (7/2−) | ||
| 141mHo | 66(2) keV | 6,4(8) µs | (1/2+) | ||||
| 142Ho | 67 | 75 | 141,95977(54)# | 400(100) ms | β+ | 142Dy | (6 à 9) |
| p | 141Dy | ||||||
| 143Ho | 67 | 76 | 142,95461(43)# | 300# ms [>200 ns] |
β+ | 143Dy | 11/2−# |
| 144Ho | 67 | 77 | 143,95148(32)# | 0,7(1) s | β+ | 144Dy | |
| β+, p | 143Tb | ||||||
| 145Ho | 67 | 78 | 144,94720(32)# | 2,4(1) s | β+ | 145Dy | (11/2−) |
| 145mHo | 100(100)# keV | 100# ms | 5/2+# | ||||
| 146Ho | 67 | 79 | 145,94464(21)# | 3,6(3) s | β+ | 146Dy | (10+) |
| β+, p (rare) | 145Tb | ||||||
| 147Ho | 67 | 80 | 146,94006(3) | 5,8(4) s | β+ | 147Dy | (11/2−) |
| β+, p (rare) | 146Tb | ||||||
| 148Ho | 67 | 81 | 147,93772(14) | 2,2(11) s | β+ | 148Dy | (1+) |
| 148m1Ho | 400(100)# keV | 9,49(12) s | β+ (99,92 %) | 148Dy | (6)− | ||
| β+, p (0,08 %) | 147Tb | ||||||
| 148m2Ho | 690(100)# keV | 2,35(4) ms | (10+) | ||||
| 149Ho | 67 | 82 | 148,933775(20) | 21,1(2) s | β+ | 149Dy | (11/2−) |
| 149m1Ho | 48,80(20) keV | 56(3) s | β+ | 149Dy | (1/2+) | ||
| 149m2Ho | 7200(350) keV | >=100 ns | |||||
| 150Ho | 67 | 83 | 149,933496(15) | 76,8(18) s | β+ | 150Dy | 2− |
| 150m1Ho | 10(50) keV | 23,3(3) s | β+ | 150Dy | (9)+ | ||
| 150m2Ho | ~8000 keV | 751 ns | |||||
| 151Ho | 67 | 84 | 150,931688(13) | 35,2(1) s | β+ (78 %) | 151Dy | 11/2(−) |
| α (22 %) | 147Tb | ||||||
| 151mHo | 41,0(2) keV | 47,2(10) s | α (77 %) | 147Tb | 1/2(+) | ||
| β+ (22 %) | 151Dy | ||||||
| 152Ho | 67 | 85 | 151,931714(15) | 161,8(3) s | β+ (88 %) | 152Dy | 2− |
| α (12 %) | 148Tb | ||||||
| 152m1Ho | 160(1) keV | 50,0(4) s | 9+ | ||||
| 152m2Ho | 3019,59(19) keV | 8,4(3) µs | 19− | ||||
| 153Ho | 67 | 86 | 152,930199(6) | 2,01(3) min | β+ (99,94 %) | 153Dy | 11/2− |
| α (0,05 %) | 149Tb | ||||||
| 153m1Ho | 68,7(3) keV | 9,3(5) min | β+ (99,82 %) | 153Dy | 1/2+ | ||
| α (0,18 %) | 149Tb | ||||||
| 153m2Ho | 2772 keV | 229(2) ns | (31/2+) | ||||
| 154Ho | 67 | 87 | 153,930602(9) | 11,76(19) min | β+ (99,98 %) | 154Dy | 2− |
| α (0,02 %) | 150Tb | ||||||
| 154mHo | 238(30) keV | 3,10(14) min | β+ (99,99 %) | 154Dy | 8+ | ||
| α (0,001 %) | 150Tb | ||||||
| TI (rare) | 154Ho | ||||||
| 155Ho | 67 | 88 | 154,929103(19) | 48(1) min | β+ | 155Dy | 5/2+ |
| 155mHo | 141,97(11) keV | 880(80) µs | 11/2− | ||||
| 156Ho | 67 | 89 | 155,92984(5) | 56(1) min | β+ | 156Dy | 4− |
| 156m1Ho | 100(50)# keV | 7,8(3) min | β+ | 156Dy | (9+) | ||
| TI | 156Ho | ||||||
| 156m2Ho | 52,4(5) keV | 9,5(15) s | 1− | ||||
| 157Ho | 67 | 90 | 156,928256(26) | 12,6(2) min | β+ | 157Dy | 7/2− |
| 158Ho | 67 | 91 | 157,928941(29) | 11,3(4) min | β+ (93 %) | 158Dy | 5+ |
| α (7 %) | 154Tb | ||||||
| 158m1Ho | 67,200(10) keV | 28(2) min | TI (81 %) | 158Ho | 2− | ||
| β+ (19 %) | 158Dy | ||||||
| 158m2Ho | 180(70)# keV | 21,3(23) min | |||||
| 159Ho | 67 | 92 | 158,927712(4) | 33,05(11) min | β+ | 159Dy | 7/2− |
| 159mHo | 205,91(5) keV | 8,30(8) s | TI | 159Ho | 1/2+ | ||
| 160Ho | 67 | 93 | 159,928729(16) | 25,6(3) min | β+ | 160Dy | 5+ |
| 160m1Ho | 59,98(3) keV | 5,02(5) h | TI (65 %) | 160Ho | 2− | ||
| β+ (35 %) | 160Dy | ||||||
| 160m2Ho | 197(16) keV | 3 s | (9+) | ||||
| 161Ho | 67 | 94 | 160,927855(3) | 2,48(5) h | CE | 161Dy | 7/2− |
| 161mHo | 211,16(3) keV | 6,76(7) s | TI | 161Ho | 1/2+ | ||
| 162Ho | 67 | 95 | 161,929096(4) | 15,0(10) min | β+ | 162Dy | 1+ |
| 162mHo | 106(7) keV | 67,0(7) min | TI (62 %) | 162Ho | 6− | ||
| β+ (38 %) | 162Dy | ||||||
| 163Ho | 67 | 96 | 162,9287339(27) | 4570(25) a | CE | 163Dy | 7/2− |
| 163mHo | 297,88(7) keV | 1,09(3) s | TI | 163Ho | 1/2+ | ||
| 164Ho | 67 | 97 | 163,9302335(30) | 29(1) min | CE (60 %) | 164Dy | 1+ |
| β− (40 %) | 164Er | ||||||
| 164mHo | 139,77(8) keV | 38,0(10) min [37,5(+15−5) min] |
TI | 164Ho | 6− | ||
| 165Ho | 67 | 98 | 164,9303221(27) | Observé stable[n 3] | 7/2− | ||
| 166Ho | 67 | 99 | 165,9322842(27) | 26,83(2) h | β− | 166Er | 0− |
| 166m1Ho | 5,985(18) keV | 1,200(180) a | β− | 166Er | (7)− | ||
| 166m2Ho | 190,9052(20) keV | 185(15) µs | 3+ | ||||
| 167Ho | 67 | 100 | 166,933133(6) | 3,003(18) h | β− | 167Er | 7/2− |
| 167mHo | 259,34(11) keV | 6,0(10) µs | 3/2+ | ||||
| 168Ho | 67 | 101 | 167,93552(3) | 2,99(7) min | β− | 168Er | 3+ |
| 168m1Ho | 59(1) keV | 132(4) s | TI (99,5 %) | 168Ho | (6+) | ||
| β− (0,5 %) | 168Er | ||||||
| 168m2Ho | 143,4(2) keV | >4 µs | (1)− | ||||
| 168m3Ho | 192,6(2) keV | 108(11) ns | 1+ | ||||
| 169Ho | 67 | 102 | 168,936872(22) | 4,72(10) min | β− | 169Er | 7/2− |
| 170Ho | 67 | 103 | 169,93962(5) | 2,76(5) min | β− | 170Er | 6+# |
| 170mHo | 120(70) keV | 43(2) s | β− | 170Er | (1+) | ||
| 171Ho | 67 | 104 | 170,94147(64) | 53(2) s | β− | 171Er | 7/2−# |
| 172Ho | 67 | 105 | 171,94482(43)# | 25(3) s | β− | 172Er | |
| 173Ho | 67 | 106 | 172,94729(43)# | 10# s | β− | 173Er | 7/2−# |
| 174Ho | 67 | 107 | 173,95115(54)# | 8# s | |||
| 175Ho | 67 | 108 | 174,95405(64)# | 5# s | 7/2−# | ||
- Abréviation :
CE : Capture électronique
TI : transition isomérique. - Isotopes stables en gras.
- On soupçonne qu'il se désintègre par radioactivité α en 161Tb.
Notes
modifier- Les valeurs notées # ne viennent pas uniquement de données expérimentales, mais sont au moins partiellement extrapolées à partir de tendances observées. Les spins dont la détermination est fragile sont entre parenthèses.
- Les incertitudes sont données en forme courte entre parenthèses après les derniers chiffres significatifs correspondant. Les valeurs d'incertitude sont données pour un écart-type, sauf pour la composition isotopique et la masse atomique standard venant de l'IUPAC, qui utilise les incertitudes étendues.
Références
modifier- Table of Standard Atomic Weights 2013 – CIAAW
- (de) Johannes Gutenberg-Universität Mainz, « Solving a long-standing atomic mass difference puzzle paves way to the neutrino mass », sur www.uni-mainz.de (consulté le )
- M. P. Croce, M. W. Rabin, V. Mocko et G. J. Kunde, « Development of holmium-163 electron-capture spectroscopy with transition-edge sensors », Journal of Low Temperature Physics, vol. 184, nos 3-4, , p. 958–968 (ISSN 0022-2291 et 1573-7357, DOI 10.1007/s10909-015-1451-2, lire en ligne, consulté le )
- (en) Universal Nuclide Chart
- Masses isotopiques issues de :
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et 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 issues de :
- 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 and Applied Chemistry, vol. 75, no 6, , p. 683–800 (DOI 10.1351/pac200375060683, lire en ligne)
- 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-vies, spin, et données sur les isomères nucléaires, issues des sources suivantes :
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et 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 ])
- 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
| 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 |