Isotopes du nickel

Le nickel naturel est constitué des cinq isotopes stables ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶¹Ni, ⁶²Ni et ⁶⁴Ni.

Le nickel 48 (⁴⁸Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 20 neutrons et est l'isotope connu le plus pauvre en neutrons. Il a été découvert en 1999. ⁴⁸Ni est « doublement magique » (tout comme le plomb 208) et est donc exceptionnellement stable[1] (demi-vie de 10 ms malgré un fort déficit en neutron).

Le nickel 56 (⁵⁶Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 28 neutrons. Il est produit en grandes quantités par des supernovas de type Ia, et la courbe de lumière de ces supernovas correspond à la désintégration du nickel 56 en cobalt 56 et en fer 56. Comme le nickel 48, il est « doublement magique » et donc relativement stable.

Le nickel 58 (⁵⁸Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 30 neutrons. C'est le plus abondant des isotopes naturels, avec une abondance naturelle de 68,077 %. Ses sources possibles sont la capture électronique à partir du cuivre 58 ainsi que la capture électronique et l'émission de proton depuis le zinc 59. Si ⁵⁸Ni a été observé comme stable, on le soupçonne de se désintégrer par double radiation β⁺ en ⁵⁸Fe[2], avec une demi-vie très longue (supérieure à 700 × 10¹⁸ années).

Le nickel 59 (⁵⁹Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 31 neutrons. C'est un radionucléide cosmogénique à longue vie (demi-vie de 76 000 années). ⁵⁹Ni a de nombreuses applications en géologie isotopique. Il a par exemple été utilisé pour dater des météorites et pour déterminer l'abondance de poussières extraterrestres dans la glace et des sédiments.

Le nickel 60 (⁶⁰Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 32 neutrons. C'est l'isotope-fils d'un radionucléide disparu, le fer 60 (demi-vie de 2,6 millions d'années). Le fer 60 ayant une demi-vie aussi longue, sa persistance dans les matériaux du système solaire à des concentrations suffisamment élevées a provoqué des variations observables dans la composition isotopique du nickel. Ainsi, l'abondance en nickel 60 dans des matériaux extraterrestres peut donner un aperçu sur l'origine du système solaire et sur son histoire précoce/très précoce. Malheureusement, les isotopes du nickel semblent avoir été répartis de façon hétérogène dans le système solaire primitif. Ainsi, à l'heure actuelle, aucune réelle information concernant l'âge du système solaire n'a été obtenue via l'étude des excès en nickel 60. D'autres sources en nickel 60 peuvent être la désintégration β du cobalt 60 ou la capture électronique à partir du cuivre 60.

Le nickel 62 (⁶²Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 34 neutrons. C'est l'isotope ayant la plus haute énergie de liaison par nucléon parmi tous les isotopes de n'importe quel élément. Il est libéré plus d'énergie par la formation de cet isotope que par n'importe quel autre, même si la fusion peut former des isotopes plus lourds. Par exemple deux atomes de calcium 40 peuvent fusionner en krypton 80 et quatre électrons, libérant 77 keV par nucléon, mais des réactions menant dans la région fer/nickel sont plus probables car elles libèrent plus d'énergie par baryon.

Le nickel 63 (⁶³Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 35 neutrons. Il n'est formé qu'artificiellement dans des installations nucléaires[3].

Le nickel 64 (⁶⁴Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 36 neutrons. Il peut être formé par désintégration β du cobalt 64 ou par capture électronique du cuivre 64.

Le nickel 78 (⁷⁸Ni) possède un noyau constitué de 28 protons et de 50 neutrons. C'est l'isotope connu du nickel le plus lourd, et on pense qu'il a un rôle important dans la nucléosynthèse dans les supernovas d'éléments plus lourds que le fer[4].

• 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.