Isotopes du cadmium

Le cadmium (Cd, numéro atomique 48) possède 38 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 95 et 132, et 12 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, six sont stables, 106Cd, 108Cd, 110Cd, 111Cd, 112Cd et 114Cd ; ils constituent avec deux radionucléides primordiaux, 113Cd et 116Cd, la totalité du cadmium naturel. Le plus abondant est 114Cd (28,73 % du cadmium naturel) et le moins abondant 108Cd (0,89 %). On attribue au cadmium une masse atomique standard de 112,411(8) u.

En dehors des deux radioisotopes naturels du cadmium, les radioisotopes du cadmium avec les plus longues demi-vies sont 109Cd (462,6 jours) et 115Cd (53,46 heures). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à 2,5 heures et pour la majorité inférieure à 5 minutes. Parmi les isomères nucléaires, les plus stables sont 113mCd (t1/2 de 14,1 années), 115mCd (t1/2 de 44,6 jours) et 117mCd (t1/2 de 3,36 heures).

Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables (A < 108) se désintègrent principalement par émission de positron (β+) en isotopes de l'argent. 109Cd se désintègre lui par capture électronique en 109Ag. Les radioisotopes plus lourds (A > 113) se désintègrent eux principalement par désintégration β− en isotopes de l'indium, à l'exception de 116Cd qui se désintègre par double émission β− en 116Sn.

Isotopes notables

Cadmium naturel

Le cadmium naturel est constitué des six isotopes stables 106Cd, 108Cd, 110Cd, 111Cd, 112Cd et 114Cd, et des deux radionucléides primordiaux 113Cd et 116Cd. Ces derniers ont des demi-vies respectives de 7,7 × 1015 années pour 113Cd et 3,1 × 1019 années pour 116Cd, ils sont donc quasi stables et leur radioactivité est négligée pour la quasi-totalité de leurs applications. On soupçonne 106Cd, 108Cd et 114Cd d'être également radioactifs, avec des demi-vies de l'ordre ou supérieure à dix millions de fois l'âge de l'univers, mais leur désintégration n'a pour l'instant jamais été observée.

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

106Cd 1,25 (6) %
108Cd 0,89 (3) %
110Cd 12,49 (18) %
111Cd 12,80 (12) %
112Cd 24,13 (21) %
113Cd 12,22 (12) %
114Cd 28,73 (42) %
116Cd 7,49 (18) %


Cadmium 113m
Produits de fission à vie moyenne
Propriété :
Unité :		 t½
a		 Rendement
%		 Q *
keV		 βγ
*
155Eu4,760,0803252βγ
85Kr10,760,2180687βγ
113mCd14,10,0008316β
90Sr28,94,5052826β
137Cs30,236,3371176βγ
121mSn43,90,00005390βγ
151Sm88,80,531477β

Le cadmium 113m (113mCd) est un radioisotope et isomère nucléaire avec une demi-vie de 14,1 années. Dans un réacteur thermique normal, il a un très faible rendement de produit de fission, et du fait de sa très grande section efficace de capture neutronique, toute quantité produite, même infime, est détruite durant la consommation du combustible nucléaire, ce qui n'en fait pas un déchet nucléaire important.

La fission rapide ou la fission d'actinides plus lourds produit 113mCd à de plus hauts rendements.

Table des isotopes
Symbole
de l'isotope		 Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie[n 1] Mode(s) de
désintégration[1],[n 2]		 Isotope(s)-fils[n 3] Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
95Cd 48 47 94,94987(64)# 5# ms 9/2+#
96Cd 48 48 95,93977(54)# 1# s β+ 96Ag 0+
97Cd 48 49 96,93494(43)# 2,8(6) s β+ (>99,9 %) 97Ag 9/2+#
β+, p (<0,1 %) 96Pd
98Cd 48 50 97,92740(8) 9,2(3) s β+ (99,975 %) 98Ag 0+
β+, p (0,025 %) 97Ag
98mCd 2427,5(6) keV 190(20) ns 8+#
99Cd 48 51 98,92501(22)# 16(3) s β+ (99,78 %) 99Ag (5/2+)
β+, p (0,21 %) 98Pd
β+, α (10−4 %) 94Rh
100Cd 48 52 99,92029(10) 49,1(5) s β+ 100Ag 0+
101Cd 48 53 100,91868(16) 1,36(5) min β+ 101Ag (5/2+)
102Cd 48 54 101,91446(3) 5,5(5) min β+ 102Ag 0+
103Cd 48 55 102,913419(17) 7,3(1) min β+ 103Ag 5/2+
104Cd 48 56 103,909849(10) 57,7(10) min β+ 104Ag 0+
105Cd 48 57 104,909468(12) 55,5(4) min β+ 105Ag 5/2+
106Cd 48 58 105,906459(6) Observé stable[n 4] 0+
107Cd 48 59 106,906618(6) 6,50(2) h β+ 107mAg 5/2+
108Cd 48 60 107,904184(6) Observé stable[n 5] 0+
109Cd 48 61 108,904982(4) 461,4(12) j CE 109Ag 5/2+
109m1Cd 59,6(4) keV 12(2) µs 1/2+
109m2Cd 463,0(5) keV 10,9(5) µs 11/2-
110Cd 48 62 109,9030021(29) Stable[n 6] 0+
111Cd[n 7] 48 63 110,9041781(29) Stable[n 6] 1/2+
111mCd 396,214(21) keV 48,50(9) min TI 111Cd 11/2-
112Cd[n 7] 48 64 111,9027578(29) Stable[n 6] 0+
113Cd[n 7],[n 8] 48 65 112,9044017(29) 7,7(3) × 1015 a β− 113In 1/2+
113mCd[n 7] 263,54(3) keV 14,1(5) a β− (99,86 %) 113In 11/2-
TI (0,139 %) 113Cd
114Cd[n 7] 48 66 113,9033585(29) Observé stable[n 9] 0+
115Cd[n 7] 48 67 114,9054310(29) 53,46(5) h β− 115mIn 1/2+
115mCd 181,0(5) keV 44,56(24) j β− 115mIn (11/2)-
116Cd[n 7],[n 8] 48 68 115,904756(3) 3,1(4) × 1019 a β−β− 116Sn 0+
117Cd 48 69 116,907219(4) 2,49(4) h β− 117mIn 1/2+
117mCd 136,4(2) keV 3,36(5) h β− 117mIn (11/2)-
118Cd 48 70 117,906915(22) 50,3(2) min β− 118In 0+
119Cd 48 71 118,90992(9) 2,69(2) min β− 119mIn (3/2+)
119mCd 146,54(11) keV 2,20(2) min β− 119mIn (11/2-)#
120Cd 48 72 119,90985(2) 50,80(21) s β− 120In 0+
121Cd 48 73 120,91298(9) 13,5(3) s β− 121mIn (3/2+)
121mCd 214,86(15) keV 8,3(8) s β− 121mIn (11/2-)
122Cd 48 74 121,91333(5) 5,24(3) s β− 122In 0+
123Cd 48 75 122,91700(4) 2,10(2) s β− 123mIn (3/2)+
123mCd 316,52(23) keV 1,82(3) s β− 123In (11/2-)
TI 23Cd
124Cd 48 76 123,91765(7) 1,25(2) s β− 124In 0+
125Cd 48 77 124,92125(7) 0,65(2) s β− 125mIn (3/2+)#
125mCd 50(70) keV 570(90) ms β− 125In 11/2-#
126Cd 48 78 125,92235(6) 0,515(17) s β− 126In 0+
127Cd 48 79 126,92644(8) 0,37(7) s β− 127mIn (3/2+)
128Cd 48 80 127,92776(32) 0,28(4) s β− 128In 0+
129Cd 48 81 128,93215(32)# 242(8) ms β− (>99,9 %) 129In 3/2+#
TI (<0,1 %) 129Cd
129mCd 0(200)# keV 104(6) ms 11/2-#
130Cd 48 82 129,9339(3) 162(7) ms β− (96 %) 130In 0+
β−, n (4 %) 129In
131Cd 48 83 130,94067(32)# 68(3) ms 7/2-#
132Cd 48 84 131,94555(54)# 97(10) ms 0+
  1. En gras pour les isotopes avec des demi-vies plus grandes que l'âge de l'univers (presque stables).
  2. Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique.
  3. Isotopes stables en gras.
  4. Soupçonné de se désintégrer par β+β+ en 106Pd avec une demi-vie supérieure à 4,1 × 1020 années.
  5. Soupçonné de se désintégrer par β+β+ en 108Pd avec une demi-vie supérieure à 4,1 × 1017 années.
  6. Théoriquement capable de fission spontanée.
  7. Produit de fission.
  8. Radionucléide primordial.
  9. Soupçonné de se désintégrer par β−β− en 114Sn avec une demi-vie supérieure à 6,4 × 1018 années.

Remarques
  • La précision de l'abondance isotopique et de la masse atomique est limitée par des variations. Les échelles de variations données devraient être valables pour tout matériau terrestre normal.
  • 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[2].
  • Il est prédit de trouver de l'hyperdéformation (en) dans 107Cd.

Notes et références
  1. (en) Universal Nuclide Chart
  2. (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
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