Isotopes de l'osmium

L'osmium (Os, numéro atomique 76) possède 37 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 161 et 197, ainsi que 9 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, six sont stables, 184Os, 187Os, 188Os, 189Os, 190Os, et 192Os et coexistent dans la nature avec un radioisotope primordial, 186Os (demi-vie de 2×1015 ans), 192Os étant le plus abondant (40 % de l'osmium naturel). On attribue à l'osmium une masse atomique standard de 190,23(3) u.

Comme tous les éléments plus lourds que le zirconium, l'osmium est théoriquement instable, et on soupçonne tous ses isotopes « stables » d'être en fait faiblement radioactifs, se désintégrant très lentement par émission α en isotopes du tungstène correspondants (ou pour le plus lourd et le plus léger par double désintégration bêta), mais cette radioactivité n'a pour l'instant jamais été observée.

Parmi les 30 radioisotopes artificiels caractérisés[1], le plus stable est 194Os avec une période radioactive de 6 ans, tous les autres ont des demi-vies inférieures à 94 jours. Parmi les 9 isomères nucléaires, le plus stable est 191mOs avec une demi-vie de 13,10 h.

Les radioisotopes les plus légers se désintègrent principalement par émission α en isotopes du tungstène, mais à mesure que leur masse atomique augmente, l'émission de positron (β+) en isotopes du rhénium devient leur mécanisme de désintégration principal. Ainsi, tous les radioisotopes de nombre de masse supérieur ou égal à 175 (mais plus légers que les isotopes stables) se désintègrent quasi exclusivement par émission de positron, à l'exception de 182Os et 185Os qui se désintègrent par capture électronique. Les radioisotopes les plus lourds se désintègrent eux tous par désintégration β− en isotopes de l'iridium.

Isotopes notables

Osmium naturel

L'osmium naturel est constitué des six isotopes stables 184Os, 187Os, 188Os, 189Os, 190Os, et 192Os et du radioisotope primordial quasi stable 186Os (demi-vie de 2×1015 ans).

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

184Os 0,02 (1) %
186Os 1,59 (3) %
187Os 1,96 (2) %
188Os 13,24 (8) %
189Os 16,15 (5) %
190Os 26,26 (2) %
192Os 40,78 (19) %

Osmium 187

L'osmium 187 (187Os) est l'isotope de l'osmium dont le noyau est constitué de 76 protons et de 111 neutrons. C'est l'un des six isotopes stables de l'osmium, même si on le soupçonne de se désintégrer lentement par émission α en 183W. Il est plutôt rare parmi les isotopes naturels de l'osmium, constituant moins de 2 % de l'osmium naturel. 187Os est aussi l'isotope-fils de 187Re (demi-vie 4,16×1010 ans).

On le quantifie souvent en termes de ratio 187Os/188Os, qui, avec le ratio 187Re/188Os, est largement utilisé dans la datation de roches, aussi bien météoritiques que terrestres. Il a également été utilisé pour mesurer l'intensité de la météorisation des continents sur des temps géologiques, et pour déterminer des âges minimums pour la stabilisation des fondations des cratons continentaux au niveau du manteau terrestre. Toutefois, l'utilisation la plus notable de l'osmium en datation est en conjonction avec l'iridium, pour analyser la couche de quartz le long de la limite Crétacé-Tertiaire marquant l'extinction des dinosaures il y a 66 million d'années.

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

nucléaire

Énergie d'excitation
161Os 76 85 0,64(6) ms α 157W
162Os 76 86 161,98443(54)# 1,87(18) ms α 158W 0+
163Os 76 87 162,98269(43)# 5,5(6) ms α 159W 7/2−#
β+, p (rare) 162W
β+ (rare) 163Re
164Os 76 88 163,97804(22) 21(1) ms α (98%) 160W 0+
β+ (2%) 164Re
165Os 76 89 164,97676(22)# 71(3) ms α (60%) 161W (7/2−)
β+ (40%) 165Re
166Os 76 90 165,972691(20) 216(9) ms α (72%) 162W 0+
β+ (28%) 166Re
167Os 76 91 166,97155(8) 810(60) ms α (67%) 163W 3/2−#
β+ (33%) 167Re
168Os 76 92 167,967804(13) 2,06(6) s β+ (51%) 168Re 0+
α (49%) 164W
169Os 76 93 168,967019(27) 3,40(9) s β+ (89%) 169Re 3/2−#
α (11%) 165W
170Os 76 94 169,963577(12) 7,46(23) s β+ (91,4%) 170Re 0+
α (8,6%) 176W
171Os 76 95 170,963185(20) 8,3(2) s β+ (98,3%) 171Re (5/2−)
α (1,7%) 167W
172Os 76 96 171,960023(16) 19,2(5) s β+ (98,9%) 172Re 0+
α (1,1%) 168W
173Os 76 97 172,959808(16) 22,4(9) s β+ (99,6%) 173Re (5/2−)
α (0,4%) 169W
174Os 76 98 173,957062(12) 44(4) s β+ (99,97%) 174Re 0+
α (0,024%) 170W
175Os 76 99 174,956946(15) 1,4(1) min β+ 175Re (5/2−)
176Os 76 100 175,95481(3) 3,6(5) min β+ 176Re 0+
177Os 76 101 176,954965(17) 3,0(2) min β+ 177Re 1/2−
178Os 76 102 177,953251(18) 5,0(4) min β+ 178Re 0+
179Os 76 103 178,953816(19) 6,5(3) min β+ 179Re (1/2−)
180Os 76 104 179,952379(22) 21,5(4) min β+ 180Re 0+
181Os 76 105 180,95324(3) 105(3) min β+ 181Re 1/2−
181m1Os 48,9(2) keV 2,7(1) min β+ 181Re (7/2)−
181m2Os 156,5(7) keV 316(18) ns (9/2)+
182Os 76 106 181,952110(23) 22,10(25) h CE 182Re 0+
183Os 76 107 182,95313(5) 13,0(5) h β+ 183Re 9/2+
183mOs 170,71(5) keV 9,9(3) h β+ (85%) 183Re 1/2−
TI (15%) 183Os
184Os 76 108 183,9524891(14) Observé stable[n 4] 0+
185Os 76 109 184,9540423(14) 93,6(5) j CE 185Re 1/2−
185m1Os 102,3(7) keV 3,0(4) µs (7/2−)#
185m2Os 275,7(8) keV 0,78(5) µs (11/2+)
186Os[n 5] 76 110 185,9538382(15) 2,0(11)×1015 a α 182W 0+
187Os[n 6] 76 111 186,9557505(15) Observé stable[n 7] 1/2−
188Os[n 6] 76 112 187,9558382(15) Observé stable[n 8] 0+
189Os 76 113 188,9581475(16) Observé stable[n 9] 3/2−
189mOs 30,812(15) keV 5,81(6) h TI 189Os 9/2−
190Os 76 114 189,9584470(16) Observé stable[n 10] 0+
190mOs 1705,4(2) keV 9,9(1) min TI 190Os (10)−
191Os 76 115 190,9609297(16) 15,4(1) j β− 191Ir 9/2−
191mOs 74,382(3) keV 13,10(5) h TI 191Os 3/2−
192Os 76 116 191,9614807(27) Observé stable[n 11] 0+
192mOs 2015,40(11) keV 5,9(1) s TI (87%) 192Os (10−)
β− (13%) 192Ir
193Os 76 117 192,9641516(27) 30,11(1) h β− 193Ir 3/2−
194Os 76 118 193,9651821(28) 6,0(2) a β− 194Ir 0+
195Os 76 119 194,96813(54) 6,5 min β− 195Ir 3/2−#
196Os 76 120 195,96964(4) 34,9(2) min β− 196Ir 0+
197Os 76 121 2,8(6) min
  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 radioactivité α en 180W ou β+β+ en 184W, avec une demi-vie supérieure à 56×1012 années.
  5. Radionucléide primordial.
  6. Utilisé dans la datation par le rhénium-osmium.
  7. Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 183W.
  8. Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 184W.
  9. Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 185W.
  10. Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 186W.
  11. Soupçonné de se désintégrer par radioactivité α en 188W ou β−β− en 192Pt avec une demi-vie supérieure à 9,8×1012 années.

Notes
  • L'évaluation de la composition isotopique est valable pour la plupart des échantillons commerciaux, mais pas tous.
  • La précision des abondances isotopes et de la masse atomique est limitée par les variations. Les plages données devraient être applicables à la plupart des matériaux terrestres normaux.
  • Des échantillons géologiques exceptionnels sont connus pour lesquels la composition isotopique se trouve en dehors de la plage donnée. L'incertitude sur la masse atomique peut excéder la valeur donnée pour de tels spécimens.
  • 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
  1. Juan Flegenheimer, « The mystery of the disappearing isotope », Revista Virtual de Química, vol. 6, no 4,‎ , p. 1139–1142 (lire en ligne [PDF])
  2. (en) Universal Nuclide Chart

Voir aussi


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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