Isotopes du molybdène

Le molybdène (Mo, numéro atomique 42) possède 33 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 83 et 115, et 8 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, les six stables, 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo et 98Mo, et le radioisotope 100Mo représentent l'intégralité du molybdène naturellement présent, le plus abondant étant 98Mo (24,14 %). On attribue au molybdène une masse atomique standard de 95,95(1) u[1].

Parmi les 26 radioisotopes artificiels du molybdène, les plus stables sont 93Mo (demi-vie de 4 ans) et 99Mo (2,75 jours). Tous les autres isotopes ont des demi-vie inférieure à une heure, et la plupart à une minute. L'isomère nucléaire le plus stable est 93mMo, avec une demi-vie de 6,85 heures.

Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables (A < 92) se désintègrent principalement par émission de positron (β+) en isotopes du niobium. Les radioisotopes plus lourds (A > 99) se désintègrent eux principalement par désintégration β− en isotopes du technétium, à l'exception de 100Mo qui se désintègre par double émission β− en 100Ru. 93Mo lui se désintègre principalement par capture électronique en 93Nb.

Les isotopes 90, 91m, 91, 93m, 93, 99, 101, 102 et 105 du molybdène sont des produits de fission ou d'activation neutronique introduits dans l'environnement par les essais nucléaires, ou des fuites ou émissions autorisées d'installations nucléaires (usines de retraitement des déchets nucléaires usés).

Selon l'IRSN (2003), « Le molybdène est un élément relativement mal connu sur le plan radioécologique »[2]. Le 99Mo, mieux connu est émetteur β— dont la période radioactive est courte (66 heures, ce qui explique qu'il est très rarement et difficilement détecté dans l'environnement). Son activité massique de 1,75×1016 Bq.g-1. Ses émissions principales par désintégration sont 443 keV (82 % du rendement d'émission) ; 133 keV (17 % du rendement d'émission) ; 290 keV (1 % du rendement d'émission)[3]. Sa cinétique environnementale et métabolique est mal connue.
Dans l'eau, les crustacés le bioaccumulent (facteur de concentration = 100[4]), de même que les mollusques filtreurs (facteur de concentration = 100[4]) et moindrement les poissons (facteur de concentration = 10 à 20 pour le poisson entier[4], mais Short & al. (1973) ont étudié la fixation et la bioaccumulation de 99Mo (comme traceur) puis de molybdène en ajout, pour quelques espèces de poissons, dans le lac Michigan et en laboratoire, démontrant que ce radionucléide est 2 fois plus concentré dans la rate et le foie que dans les parties musculaires)[5].

Isotopes notables

Molybdène naturel

Le molybdène naturel est composé des six isotopes stables 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo et 98Mo, et du radionucléide primordial (demi-vie de 1 × 1019 années), 100Mo. Tous les isotopes stables sont cependant théoriquement capables de fission spontanée, bien que cette dernière n'ait été observée dans aucun des cas. De même, 92Mo et 98Mo sont soupçonnés d'être faiblement radioactifs, se désintégrant par double émission bêta β, respectivement en 92Zr et 98Ru avec des demi-vies supérieures à 1,9 × 1020 années et 1 × 1014 années, mais encore une fois de telles désintégrations n'ont encore jamais été observées

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

92Mo 14,77 (31) %
94Mo 9,23 (10) %
95Mo 15,90 (9) %
96Mo 16,68 (1) %
97Mo 9,56 (5) %
98Mo 24,19 (26) %
100Mo 9,67 (20) %

Table des isotopes
Symbole
de l'isotope		 Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie[n 1] Mode(s) de
désintégration[6],[n 2]		 Isotope(s)

fils[n 3]

 Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
83Mo 42 41 82,94874(54)# 23(19) ms
[6(+30-3) ms]		 β+ 83Nb 3/2-#
β+, p 82Zr
84Mo 42 42 83,94009(43)# 3,8(9) ms
[3,7(+10-8) s]		 β+ 84Nb 0+
85Mo 42 43 84,93655(30)# 3,2(2) s β+ 85Nb (1/2-)#
86Mo 42 44 85,93070(47) 19,6(11) s β+ 86Nb 0+
87Mo 42 45 86,92733(24) 14,05(23) s β+ (85 %) 87Nb 7/2+#
β+, p (15 %) 86Zr
88Mo 42 46 87,921953(22) 8,0(2) min β+ 88Nb 0+
89Mo 42 47 88,919480(17) 2,11(10) min β+ 89Nb (9/2+)
89mMo 387,5(2) keV 190(15) ms TI 89Mo (1/2-)
90Mo 42 48 89,913937(7) 5,56(9) h β+ 90Nb 0+
90mMo 2874,73(15) keV 1,12(5) µs 8+#
91Mo 42 49 90,911750(12) 15,49(1) min β+ 91Nb 9/2+
91mMo 653,01(9) keV 64,6(6) s TI (50,1 %) 91Mo 1/2-
β+ (49,9 %) 91Nb
92Mo 42 50 91,906811(4) Observé stable[n 4] 0+
92mMo 2760,46(16) keV 190(3) ns 8+
93Mo 42 51 92,906813(4) 4000(800) a CE 93Nb 5/2+
93mMo 2424,89(3) keV 6,85(7) h TI (99,88 %) 93Mo 21/2+
β+ (0,12 %) 93Nb
94Mo 42 52 93,9050883(21) Stable[n 5] 0+
95Mo[n 6] 42 53 94,9058421(21) Stable[n 5] 5/2+
96Mo 42 54 95,9046795(21) Stable[n 5] 0+
97Mo[n 6] 42 55 96,9060215(21) Stable[n 5] 5/2+
98Mo[n 6] 42 56 97,9054082(21) Observé stable[n 7] 0+
99Mo[n 6],[n 8] 42 57 98,9077119(21) 2,7489(6) d β− 99mTc 1/2+
99m1Mo 97,785(3) keV 15,5(2) µs 5/2+
99m2Mo 684,5(4) keV 0,76(6) µs 11/2-
100Mo[n 9],[n 6] 42 58 99,907477(6) 8,5(5)×1018 a β−β− 100Ru 0+
101Mo 42 59 100,910347(6) 14,61(3) min β− 101Tc 1/2+
102Mo 42 60 101,910297(22) 11,3(2) min β− 102Tc 0+
103Mo 42 61 102,91321(7) 67,5(15) s β− 103Tc (3/2+)
104Mo 42 62 103,91376(6) 60(2) s β− 104Tc 0+
105Mo 42 63 104,91697(8) 35,6(16) s β− 105Tc (5/2-)
106Mo 42 64 105,918137(19) 8,73(12) s β− 106Tc 0+
107Mo 42 65 106,92169(17) 3,5(5) s β− 107Tc (7/2-)
107mMo 66,3(2) keV 470(30) ns (5/2-)
108Mo 42 66 107,92345(21)# 1,09(2) s β− 108Tc 0+
109Mo 42 67 108,92781(32)# 0,53(6) s β− 109Tc (7/2-)#
110Mo 42 68 109,92973(43)# 0,27(1) s β− (>99,9 %) 110Tc 0+
β−, n (<0,1 %) 109Tc
111Mo 42 69 110,93441(43)# 200# ms
[>300 ns]		 β− 111Tc
112Mo 42 70 111,93684(64)# 150# ms
[>300 ns]		 β− 112Tc 0+
113Mo 42 71 112,94188(64)# 100# ms
[>300 ns]		 β− 113Tc
114Mo 42 72 113,94492(75)# 80# ms
[>300 ns]		 0+
115Mo 42 73 114,95029(86)# 60# ms
[>300 ns]
  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 subir une désintégration β+β+ en 92Zr avec une demi-vie supérieure à 1,9×1020 années.
  5. Théoriquement capable de fission spontanée.
  6. Produit de fission.
  7. Soupçonné de subir une désintégration β−β− en 98Ru avec une demi-vie supérieure à 1×1014 années.
  8. Utilisé pour produire le radioisotope technétium 99m utilisé en médecine nucléaire.
  9. radionucléide primordial.

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[7].

Notes et références
  1. Table of Standard Atomic Weights 2013 – CIAAW
  2. P. Calmon, JM Métivier, IRSN, Fiche radioisotope 99Mo et l'environnement, 2003-06-03, PDF, 12 pp.
  3. ICRP (1983) Radionuclide transformations, energy and intensity of emissions, International Commission on Radiological Protection, Publication n°38, Oxford Pergamon Press
  4. Quinault JM et Grauby A (1984). Manuel de radioécologie CEA/EDF.
  5. Short ZF, Olson PR., Palumbo RF, Donaldson JR et Lowman FG (1973). “Uptake of Molybdenum, marked with 99Mo, by the Biota of Ferm Lake, Washington, in a Laboratory and a Field Experiment” in: Proceedings ot the third national symposium on radioecology, p. 474-485, Oak Ridge, Tennessee.
  6. (en)Universal Nuclide Chart
  7. (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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