Isotopes du germanium

Le germanium (Ge, numéro atomique 32) possède 32 isotopes connus, de nombre de masse variant de 58 à 89, ainsi que 13 isomères nucléaires. Cinq de ces isotopes sont présents dans la nature 70Ge, 72Ge, 73Ge, 74Ge et 76Ge, ce dernier étant très légèrement radioactif, se désintégrant par double désintégration bêta en sélénium 76 avec une demi-vie de 1,78 × 1021 années[1] (130 milliards de fois l'âge de l'univers).

L'isotope stable 74Ge est le plus commun, avec une abondance naturelle d'environ 36 %, les moins communs étant 73Ge et 76Ge (environ 7 % chacun)[2]. La masse atomique standard du germanium est de 72,630(8) u.

Au moins 27 radioisotopes ont été synthétisés, de nombres de masse compris entre 58 et 89. Le plus stable est 68Ge, se désintégrant par capture électronique avec une demi-vie de 270,95 jours. Il se désintègre en gallium 68, un radioisotope utilisé en médecine comme émetteur de positron (voir générateurs à gallium 68 (en)). Le moins stable connu est 60Ge avec une demi-vie de 30 ms.

Les deux radioisotopes du germanium les plus légers se désintègrent par double émission de proton en isotopes du zinc. La plupart des autres radioisotopes se désintègrent par radioactivité β (désintégration en isotopes du gallium par émission de positron pour les plus légers, désintégration β- en isotopes de l'arsenic) sauf 61Ge et 64Ge qui se désintègrent par émission de proton suivant une émission de positron[2]. Les isotopes de 84Ge à 87Ge ont aussi une voie de désintégration mineure par émission de neutron suivant une désintégration β-[2].

Lorsqu'ils sont bombardés par des particules alpha, les isotopes 72Ge et 76Ge engendrent les isotopes stables 75As et 77Se, émettant dans ce procédé des électrons à haute énergie[3].

Isotopes notables

Germanium naturel

Le germanium naturel est constitué des quatre isotopes stables 70Ge, 72Ge, 73Ge et 74Ge, et du radioisotope primordial quasi-stable 76Ge. Celui-ci a une demi-vie de 1,78 × 1021 années et il est considéré comme stable pour toutes ses applications.

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

70Ge 20,38 (18) %
72Ge 27,31 (26) %
73Ge 7,76 (8) %
74Ge 36,72 (15) %
76Ge 7,83 (7) %

Table des isotopes
Symbole
de l'isotope		 Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) de
désintégration[4],[n 1]		 Isotope(s)

fils[n 2]

 Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
58Ge 32 26 57,99101(34)# 2p 56Zn 0+
59Ge 32 27 58,98175(30)# 2p 57Zn 7/2-#
60Ge 32 28 59,97019(25)# 30# ms β+ 60Ga 0+
2p 58Zn
61Ge 32 29 60,96379(32)# 39(12) ms β+, p (80 %) 60Zn (3/2-)#
β+ (20 %) 61Ga
62Ge 32 30 61,95465(15)# 129(35) ms β+ 62Ga 0+
63Ge 32 31 62,94964(21)# 142(8) ms β+ 63Ga (3/2-)#
64Ge 32 32 63,94165(3) 63,7(25) s β+ 64Ga 0+
65Ge 32 33 64,93944(11) 30,9(5) s β+ (99,99 %) 65Ga (3/2)-
β+, p (0,01 %) 64Zn
66Ge 32 34 65,93384(3) 2,26(5) h β+ 66Ga 0+
67Ge 32 35 66,932734(5) 18,9(3) min β+ 67Ga 1/2-
67m1Ge 18,20(5) keV 13,7(9) µs 5/2-
67m2Ge 751,70(6) keV 110,9(14) ns 9/2+
68Ge[n 3] 32 36 67,928094(7) 270,95(16) j CE 68Ga 0+
69Ge 32 37 68,9279645(14) 39,05(10) h β+ 69Ga 5/2-
69m1Ge 86,765(14) keV 5,1(2) µs 1/2-
69m2Ge 397,944(18) keV 2,81(5) µs 9/2+
70Ge 32 38 69,9242474(11) Stable 0+
71Ge 32 39 70,9249510(11) 11,43(3) j CE 71Ga 1/2-
71mGe 198,367(10) keV 20,40(17) ms TI 71Ge 9/2+
72Ge 32 40 71,9220758(18) Stable 0+
72mGe 691,43(4) keV 444,2(8) ns 0+
73Ge 32 41 72,9234589(18) Stable 9/2+
73m1Ge 13,2845(15) keV 2,92(3) µs 5/2+
73m2Ge 66,726(9) keV 499(11) ms 1/2-
74Ge 32 42 73,9211778(18) Stable 0+
75Ge 32 43 74,9228589(18) 82,78(4) min β- 75As 1/2-
75m1Ge 139,69(3) keV 47,7(5) s TI (99,97 %) 75Ge 7/2+
β- 75As
75m2Ge 192,18(7) keV 216(5) ns 5/2+
76Ge[n 4] 32 44 75,9214026(18) 1,78(8) × 1021 a β-β- 76Se 0+
77Ge 32 45 76,9235486(18) 11,30(1) h β- 77As 7/2+
77mGe 159,70(10) keV 52,9(6) s β- (79 %) 77As 1/2-
TI (21 %) 77Ge
78Ge 32 46 77,922853(4) 88(1) min β- 78As 0+
79Ge 32 47 78,9254(1) 18,98(3) s β- 79As (1/2)-
79mGe 185,95(4) keV 39,0(10) s β- (96 %) 79As (7/2+)#
TI (4 %) 79Ge
80Ge 32 48 79,92537(3) 29,5(4) s β- 80As 0+
81Ge 32 49 80,92882(13) 7,6(6) s β- 81As 9/2+#
81mGe 679,13(4) keV 7,6(6) s β- (99 %) 81As (1/2+)
TI (1 %) 81Ge
82Ge 32 50 81,92955(26) 4,55(5) s β- 82As 0+
83Ge 32 51 82,93462(21)# 1,85(6) s β- 83As (5/2+)#
84Ge 32 52 83,93747(32)# 0,947(11) s β- (89,2 %) 84As 0+
β-, n (10,8 %) 83As
85Ge 32 53 84,94303(43)# 535(47) ms β- (86 %) 85As 5/2+#
β-, n (14 %) 84As
86Ge 32 54 85,94649(54)# >150 ns β-, n 85As 0+
β- 86As
87Ge 32 55 86,95251(54)# 0,14# s 5/2+#
88Ge 32 56 87,95691(75)# >=300 ns 0+
89Ge 32 57 88,96383(97)# >150 ns 3/2+#
  1. Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique.
  2. Isotopes stables en gras, gras et italique ceux stables à notre échelle de temps.
  3. Utilisé pour générer 68Ga.
  4. Radionucléide primordial.

Remarques
  • 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[5].
  • Les moments angulaires ou les sous-particules de 3e ordre sont omises car spin(2)=0,45,45
  • Les masses des isotopes sont celles données par la Commission sur les symboles, les unités, la nomenclature, les masses atomiques et les constantes fondamentales (SUNAMCO) de l'IUPAP.
  • Les abondances isotopiques sont celles données par la Commission des Abondances isotopiques et des Poids atomiques de l'IUPAC.

Notes et références
  1. A. M. Bakalyarov, A. Ya. Balysh, S. T. Belyaev, V. I. Lebedev, S. V. Zhukov, « Results of the experiment on investigation of Germanium-76 double beta decay », Phys.Part.Nucl.Lett. ; Pisma Fiz.Elem.Chast.Atom.Yadra 1-8, vol. 2, no 2,‎ , p. 77–81 (Bibcode 2003hep.ex....9016B, arXiv hep-ex/0309016)
  2. G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, vol. 729,‎ , p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne[archive du ])
  3. Via deux séries de réaction :
    4He + 72Ge → 75Se + 1n, 75Se se désintègre par capture électronique en 75As avec une demi-vie de 120 jours
    76Ge + 1n → 77Ge, qui subit ensuite une désintégration bêta en 77As avec une demi-vie de 11,3 heures ; ce dernier subit lui aussi une désintégration bêta en 77Se, avec une demi-vie de 39 heures
  4. (en)Universal Nuclide Chart
  5. (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le )

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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