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.

Ne doit pas être confondu avec élément monoisotopique, élément avec un seul isotope stable.

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[1].

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
  1. N. E. Holden, "Standard Atomic Weight Values for the Mononuclidic Elements - 2001," BNL-NCS-68362, Brookhaven National Laboratory (2001)
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