Isotopes du baryum

Le baryum (Ba) possède 40 isotopes connus de nombre de masse variant entre 114 et 153, et dix isomères nucléaires. Parmi eux, six isotopes sont stables, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba et 138Ba, et un radioisotope primordial a une très longue période, 130Ba.

Ces sept isotopes représentent la totalité du baryum naturel, le plus abondant étant 138Ba (71,7 %). La masse atomique standard attribuée au baryum est de 137,327(7) u.

Parmi les 33 radioisotopes artificiels, les plus stables sont 133Ba avec une demi-vie de 10,51 années, 131Ba (11,5 jours) et 137mBa (2,55 minutes), qui est le produit de désintégration du césium 137 (un produit de fission courant avec une demi-vie de 30,17 années). Tous les autres radiodisotopes ont des demi-vies de quelques minutes à quelques millisecondes.

Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par émission de positron (β+) en isotopes du césium. Les seules exceptions sont 130Ba qui se désintègre par double capture électronique en 130Xe et 133Ba qui se désintègre par capture électronique en 133Cs. Les radioisotopes plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β− en isotopes du lanthane.

Il a été prédit que le baryum 114 pouvait subir une désintégration par émission de clusters, émettant un noyau stable de 12C et produisant 102Sn. Cette désintégration n'a cependant jamais été observée ; la limite supérieure du ratio pour cette voie de désintégration radioactive est de 0,0034 %.

Isotopes notables

Baryum naturel

Le baryum naturel est constitué des six isotopes stables 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba et 138Ba, et de l'isotope quasi stable 130Ba. On soupçonne également 132Ba d'être très légèrement radioactif, avec une demi-vie supérieure à 300 × 1018 années, mais aucune désintégration n'a encore été observée.

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

130Ba 0,106 (1) %
132Ba 0,101 (1) %
134Ba 2,417 (18) %
135Ba 6,592 (12) %
136Ba 7,854 (24) %
137Ba 11,232 (24) %
138Ba 71,698 (42) %

Baryum 130

Le baryum 130 a été récemment découvert instable par des méthodes géochimiques[1] (par analyse de la présence dans les roches de son isotope-fils, le xénon 130). Cet isotope se désintègre par double capture électronique (absorbant deux électrons et émettant deux neutrinos) avec une demi-vie de (0,5-2,7) × 1021 années (environ cent milliards de fois l'âge de l'univers)

Table des isotopes
Symbole
de l'isotope		 Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) de
désintégration[2],[n 1]		 Isotope(s)-fils[n 2] Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
114Ba 56 58 113,95068(15) 530(230) ms
[0,43(+30−15) s]		 β+, p (99,59 %) 113Xe 0+
α (0,37 %) 110Xe
β+ (0,04 %) 114Cs
DC (<0,0034 %)[n 3] 102Sn, 12C
115Ba 56 59 114,94737(64)# 0,45(5) s β+ 115Cs (5/2+)#
β+, p 114Xe
116Ba 56 60 115,94138(43)# 1,3(2) s β+ 116Cs 0+
β+, p 115Xe
117Ba 56 61 116,93850(32)# 1,75(7) s β+ 117Cs (3/2)(+#)
β+, α 113I
β+, p 116Xe
118Ba 56 62 117,93304(21)# 5,2(2) s β+ 118Cs 0+
β+, p 117Xe
119Ba 56 63 118,93066(21) 5,4(3) s β+ 119Cs (5/2+)
β+, p 118Xe
120Ba 56 64 119,92604(32) 24(2) s β+ 120Cs 0+
121Ba 56 65 120,92405(15) 29,7(15) s β+ (99,98 %) 121Cs 5/2(+)
β+, p (0,02 %) 120Xe
122Ba 56 66 121,91990(3) 1,95(15) min β+ 122Cs 0+
123Ba 56 67 122,918781(13) 2,7(4) min β+ 123Cs 5/2(+)
124Ba 56 68 123,915094(13) 11,0(5) min β+ 124Cs 0+
125Ba 56 69 124,914473(12) 3,5(4) min β+ 125Cs 1/2(+#)
126Ba 56 70 125,911250(13) 100(2) min β+ 126Cs 0+
127Ba 56 71 126,911094(12) 12,7(4) min β+ 127Cs 1/2+
127mBa 80,33(12) keV 1,9(2) s TI 127Ba 7/2−
128Ba 56 72 127,908318(11) 2,43(5) j β+ 128Cs 0+
129Ba 56 73 128,908679(12) 2,23(11) h β+ 129Cs 1/2+
129mBa 8,42(6) keV 2,16(2) h β+ 129Cs 7/2+#
TI 129Ba
130Ba[n 4] 56 74 129,9063208(30) 1,6(±1,1)×1021 a Double CE 130Xe 0+
130mBa 2475,12(18) keV 9,54(14) ms TI 130Ba 8−
131Ba 56 75 130,906941(3) 11,50(6) j β+ 131Cs 1/2+
131mBa 187,14(12) keV 14,6(2) min TI 131Ba 9/2−
132Ba 56 76 131,9050613(11) Observé stable[n 5] 0+
133Ba 56 77 132,9060075(11) 10,51(5) a CE 133Cs 1/2+
133mBa 288,247(9) keV 38,9(1) h TI (99,99 %) 133Ba 11/2−
CE (0,0096 %) 133Cs
134Ba 56 78 133,9045084(4) Stable[n 6] 0+
135Ba 56 79 134,9056886(4) Stable[n 6] 3/2+
135mBa 268,22(2) keV 28,7(2) h TI 135Ba 11/2−
136Ba 56 80 135,9045759(4) Stable[n 6] 0+
136mBa 2030,466(18) keV 308,4(19) ms TI 136Ba 7−
137Ba 56 81 136,9058274(5) Stable[n 6] 3/2+
137m1Ba 661,659(3) keV 2,552(1) min TI 137Ba 11/2−
137m2Ba 2349,1(4) keV 0,59(10) µs (17/2−)
138Ba[n 7] 56 82 137,9052472(5) Stable[n 6] 0+
138mBa 2090,54(6) keV 800(100) ns 6+
139Ba[n 7] 56 83 138,9088413(5) 83,06(28) min β− 139La 7/2−
140Ba[n 7] 56 84 139,910605(9) 12,752(3) j β− 140La 0+
141Ba[n 7] 56 85 140,914411(9) 18,27(7) min β− 141La 3/2−
142Ba[n 7] 56 86 141,916453(7) 10,6(2) min β− 142La 0+
143Ba[n 7] 56 87 142,920627(14) 14,5(3) s β− 143La 5/2−
144Ba[n 7] 56 88 143,922953(14) 11,5(2) s β− 144La 0+
145Ba 56 89 144,92763(8) 4,31(16) s β− 145La 5/2−
146Ba 56 90 145,93022(8) 2,22(7) s β− (99,98 %) 146La 0+
β−, n (0,02 %) 145La
147Ba 56 91 146,93495(22)# 0,893(1) s β− (99,94 %) 147La (3/2+)
β−, n (0,06 %) 146La
148Ba 56 92 147,93772(9) 0,612(17) s β− (99,6 %) 148La 0+
β−, n (0,4 %) 147La
149Ba 56 93 148,94258(21)# 344(7) ms β− (99,57 %) 149La 3/2−#
β−, n (0,43 %) 148La
150Ba 56 94 149,94568(43)# 300 ms β− 150La 0+
β−, n (rare) 149La
151Ba 56 95 150,95081(43)# 200# ms [>300 ns] β− 151La 3/2−#
152Ba 56 96 151,95427(54)# 100# ms β− 152La 0+
153Ba 56 97 152,95961(86)# 80# ms β− 153La 5/2−#
  1. Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique ;
    DC : désintégration par émission de cluster.
  2. Isotopes stables en gras.
  3. Désintégration par émission de clusters prédite mais jamais observée.
  4. Radioisotope primordial.
  5. Suspecté de se désintégrer par β+β+ en 132Xe avec une demi-vie supérieure à 300 × 1018 années.
  6. Théoriquement capable de fission spontanée.
  7. Produit de fission.

Remarques
  • Il existe des échantillons géologiques exceptionnels dont la composition isotopique est en dehors de l'échelle donnée. L'incertitude sur la masse atomique de tels échantillons peut excéder les valeurs données.
  • 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[3].

Notes et références
  1. « Xenon in Archean barite: Weak decay of Ba-130, mass-dependent isotopic fractionation and implication for barite formation | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS », sur www.ipgp.fr (consulté le )
  2. (en)Universal Nuclide Chart
  3. (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le )


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
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