Isotopes du silicium

Le silicium (Si) possède 23 isotopes connus, avec un nombre de masse compris entre 22 et 44. Seuls 28Si (très majoritaire), 29Si et 30Si sont stables et présents dans la nature en quantité non négligeable. Le silicium possède donc une masse atomique standard de 28,0855(3) u.

Le radioisotope ayant la plus longue durée de vie est 32Si, produit par la spallation des rayons cosmiques de l'argon[1],[2]. Sa demi-vie a été estimée à 132 ans et il se désintègre par émission β (0,21 MeV) en 32P (demi-vie de 14,28 jours[3]) qui se désintègre ensuite en 32S (stable). Après 32Si, 31Si est le radioisotope avec la plus grande demi-vie, 157,3 minutes. Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à 7 secondes, celui à la demi-vie la plus courte étant 43Si (> 60 nanosecondes).

Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent en isotopes de l'aluminium ou en isotopes du magnésium, les plus lourds en isotopes du phosphore.

Silicium naturel

Le silicium naturel est constitué des trois isotopes stables 28Si (le plus abondant), 29Si et 30Si, et de traces du radioisotope 32Si d'origine cosmogénique issu de la spallation de l'argon 40 atmosphérique ainsi que des essais nucléaires atmosphériques[1].

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

 Gamme de variations
28Si 92,223 (19) % 92,205 – 92,241
29Si 4,685 (8) % 4,678 – 4,692
30Si 3,092 (11) % 3,082 – 3,102
32Si Traces

Isotopes notables

Silicium 32

Le silicium 32 a été découvert en 1954 sa présence dans l'environnement a été mise en évidence en 1960[1]. Sa demi-vie a été longtemps mal connue, du fait de la difficulté à isoler suffisamment de silicium 32 pour l'étudier[1]; aujourd'hui fixée à 170 ans, elle avait été estimée à 500 ans en 1964, et à 101 ans en 1980[1]. Bien que cela pose des difficultés techniques, le silicium 32 peut être utilisé pour la datation radiométrique de sédiments ou de masses d'eau pour des âges de l'ordre de quelques siècles[1],[4], sa demi-vie étant intermédiaire entre celle du plomb 210 et celle du carbone 14.

Table des isotopes
Symbole
de l'isotope		 Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) de
désintégration[5]		 Isotope

fils[n 1]

 Spin

nucléaire

22Si 14 8 22,03453(22)# 29(2) ms β+ (68 %) 22Al 0+
β+, p (32 %) 21Mg
23Si 14 9 23,02552(21)# 42,3(4) ms β+ 23Al 3/2+#
24Si 14 10 24,011546(21) 140(8) ms β+ (92 %) 24Al 0+
β+, p (8 %) 23Mg
25Si 14 11 25,004106(11) 220(3) ms β+ (63,19 %) 25Al 5/2+
β+, p (36,8 %) 24Mg
26Si 14 12 25,992330(3) 2,234(13) s β+ 26Al 0+
27Si 14 13 26,98670491(16) 4,16(2) s β+ 27Al 5/2+
28Si 14 14 27,9769265325(19) Stable 0+
29Si 14 15 28,976494700(22) Stable 1/2+
30Si 14 16 29,97377017(3) Stable 0+
31Si 14 17 30,97536323(4) 157,3(3) min β− 31P 3/2+
32Si 14 18 31,97414808(5) 170 ans β− 32P 0+
33Si 14 19 32,978000(17) 6,18(18) s β− 33P (3/2+)
34Si 14 20 33,978576(15) 2,77(20) s β− 34P 0+
35Si 14 21 34,98458(4) 780(120) ms β− (94,74 %) 35P 7/2-#
β−, n (5,26 %) 34P
36Si 14 22 35,98660(13) 0,45(6) s β− (88 %) 36P 0+
β−, n (12 %) 35P
37Si 14 23 36,99294(18) 90(60) ms β− (83 %) 37P (7/2-)#
β−, n (17 %) 36P
38Si 14 24 37,99563(15) 90# ms [> 1 µs] β−, n 37P 0+
β− 36P
39Si 14 25 39,00207(36) 47,5(20) ms β− 39P 7/2-#
40Si 14 26 40,00587(60) 33,0(10) ms β− 40P 0+
41Si 14 27 41,01456(198) 20,0(25) ms β− 41P 7/2-#
42Si 14 28 42,01979(54)# 13(4) ms β− 42P 0+
43Si 14 29 43,02866(75)# 15# ms [> 260 ns] 3/2-#
44Si 14 30 44,03526(86)# 10# ms 0+
  1. isotopes stables en gras.

Remarques
  • La précision sur les abondances isotopiques et de la masse atomique est limitée par des variations. Les gammes de données sont normalement applicables à tout matériau normal terrestre.
  • 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.

Références
  1. Étienne Roth (dir.), Bernard Poty (dir.), Robert Delmas et al. (préf. Jean Coulomb), Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Éditions Masson, coll. « Collection CEA », , 631 p. (ISBN 2-225-80674-8), chap. 17 (« Silicium 32 et argon 39 »)
  2. (en)It's Elemental – Isotopes of the Element Silicon. Education.jlab.org. Consulté le on 2011-08-07.
  3. (en)Science Gateway PHOSPHORUS - 32
  4. (en) L. Keith Fifield et Uwe Morgenstern, « Silicon-32 as a tool for dating the recent past », Quaternary Geochronology (en), vol. 4,‎ (lire en ligne)
  5. (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
Tableau périodique des isotopes

Lien externe
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