Appellations historiques des isotopes

Le thorium 232 est abondant sur Terre et possède une demi-vie supérieure à l'âge de celle-ci. Il se désintègre naturellement suivant la chaîne de désintégration${\displaystyle \mathrm {{}_{\ 90}^{232}Th{\xrightarrow[{1,4\times 10^{10}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 88}^{228}Ra{\xrightarrow[{5,7\ a}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 89}^{228}Ac{\xrightarrow[{6,1\ h}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 90}^{228}Th{\xrightarrow[{1,9\ a}]{\alpha }}{}_{\ 88}^{224}Ra{\xrightarrow[{3,6\ j}]{\alpha }}{}_{\ 86}^{220}Rn{\xrightarrow[{56\ s}]{\alpha }}{}_{\ 84}^{216}Po{\xrightarrow[{0,15\ s}]{\alpha }}{}_{\ 82}^{212}Pb{\xrightarrow[{10,6\ h}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 83}^{212}Bi{\begin{Bmatrix}{{\xrightarrow[{1\ h}]{64\%\beta ^{-}\ }}{}_{\ 84}^{212}Po{\xrightarrow[{0,3\ \mu s}]{\alpha }}}\\{{\xrightarrow[{1\ h}]{36\%\alpha }}{}_{\ 81}^{208}Tl{\xrightarrow[{3\ min}]{\beta ^{-}\ }}}\end{Bmatrix}}{}_{\ 82}^{208}Pb} }$

L'isotope du thorium naturel le plus abondant se désintègre en thorium plus radioactif par deux étapes, d'où les noms historiques des premiers éléments de la chaîne, les isotopes dits « mésothorium » se trouvant entre les deux isotopes du thorium :

²³²Th (thorium) → ²²⁸Ra (mésothorium 1) → ²²⁸Ac (mésothorium 2) → ²²⁸Th (radio-thorium)

Les autres isotopes sont nommés d'après leur place vis-à-vis du ²²⁴Ra, appelé thorium X. L'isotope du radon, ²²⁰Rn est un cas à part, s'agissant d'un gaz il était appelé « émanation du thorium », ou « thoron », de symbole Tn.

²²⁴Ra (thorium X) → ²²⁰Rn (thoron) → ²¹⁶Po (thorium A) → ²¹²Pb (thorium B) → ²¹²Bi (thorium C) → ²¹²Po (thorium C') / ²⁰⁸Tl (thorium C") → ²⁰⁸Pb (thorium D)

La « tête » de la chaîne de désintégration est l'uranium 238, relativement abondant sur Terre en raison de sa longue demi-vie (4,5 milliards d'années), mais il a plusieurs descendants à longue demi-vie que l'on peut isoler. Le dernier dont la demi-vie dépasse le siècle est le radium 226, d'une demi-vie de 1600 ans. Dans cette série, le thorium 230 fut appelé brièvement « ionium » avant que l'on ne réalise qu'il s'agissait de thorium.

${\displaystyle \mathrm {{}_{\ 92}^{238}U{\xrightarrow[{4,5\times 10^{9}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 90}^{234}Th{\xrightarrow[{24\ j}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 91}^{234m}Pa{\xrightarrow[{1,2\ min}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 92}^{234}U{\xrightarrow[{2,5\times 10^{5}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 90}^{230}Th{\xrightarrow[{7,7\times 10^{4}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 88}^{226}Ra{\xrightarrow[{1600\ a}]{\alpha }}{}_{\ 86}^{222}Rn} }$

²³⁸U (uranium I) → ²³⁴Th (uranium X₁) → ²³⁴Pa (uranium Z) / ^234mPa (uranium X₂ ou brevium) → ²³⁴U (uranium II) → ²³⁰Th (ionium) → ²²⁶Ra

Les éléments les plus radioactifs sont d'autant plus difficile à isoler qu'ils ont une demi-vie courte, ils ne sont donc identifiables que par leur radioactivité. Ils ont d'abord été nommés par leur ancêtre radioactif le plus facilement isolable. Le radon (Rn) est encore un cas à part : il fut longtemps appelé « émanation de radium » (radium emanation, d'où le nom abrégé radon) ou simplement «émanation». L'isotope ²²²Rn reçu un temps l'appellation «Niton», du latin nitens, brillant, avant que l'IUPAC ne se décide pour « radon » en 1923. Cet isotope étant très majoritaire dans la nature, l'élément finit par recevoir le nom de cet isotope

²²⁶Ra → ²²²Rn (émanation) → ²¹⁸Po (radium A) → ²¹⁴Pb (radium B) → ²¹⁴Bi (radium C) → ²¹⁴Po (radium C') → ²¹⁰Pb (radium D ou radioplomb) → ²¹⁰Bi (radium E) → ²¹⁰Po (radium F) → ²⁰⁶Pb (radium G)

Le ²¹⁴Po et le ²¹⁰Tl sont tous les deux isotopes-fils du ²¹⁴Bi à demi-vie très courte (moins de deux minutes) d'où leurs appellations de radium C' et radium C", mais le ²¹⁰Tl est le résultat d'une voie de désintégration minoritaire. Le radium D avait pu être isolé en raison de sa demi-vie comparativement longue (plus de 20 ans), et ses propriétés chimiques analogues au plomb (c'est l'isotope plomb 210) lui ont valu à l'époque l'appellation de radioplomb.

${\displaystyle {}_{\ 83}^{214}Bi_{(RaC)}{\begin{cases}{\xrightarrow {99,97\%}}{}_{\ 84}^{214}Po_{(RaC')}\\{\xrightarrow {0,021\%}}{}_{\ 81}^{210}Tl_{(RaC'')}\end{cases}}}$

Le ²⁰⁶Tl est lui aussi le descendant à demi-vie courte (4 minutes) d'une voie très minoritaire de désintégration du ²¹⁰Bi (« radium E »), d'où son appellation de radium E" par analogie avec le ²¹⁰Tl, alors que le ²¹⁰Po, à demi-vie plus longue et descendant presque exclusif du ²¹⁰Bi, a reçu l'appellation radium F.

${\displaystyle {}_{\ 83}^{210}Bi_{(RaE)}{\begin{cases}{\xrightarrow {}}_{\ 84}^{210}Po_{(RaF)}{\xrightarrow[{138\ j}]{}}^{206}Pb\\{\xrightarrow {1,32\times 10^{-4}\%}}{}_{\ 81}^{206}Tl_{(RaE'')}\end{cases}}}$

L'actinium 227 fait partie de la chaîne de désintégration de l'uranium 235, le troisième et dernier isotope radioactif primordial à demi-vie très longue (700 millions d'années) naturellement présent sur Terre en quantités appréciables.

${\displaystyle \mathrm {{}_{\ 92}^{235}U{\xrightarrow[{7\times 10^{8}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 90}^{231}Th{\xrightarrow[{25\ h}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 91}^{231}Pa{\xrightarrow[{3,3\times 10^{4}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 89}^{227}Ac{\begin{Bmatrix}{{\xrightarrow[{22\ a}]{98,6\%\beta ^{-}\ }}{}_{\ 90}^{227}Th{\xrightarrow[{19\ j}]{\alpha }}}\\{{\xrightarrow[{22\ a}]{1,4\%\alpha }}{}_{\ 87}^{223}Fr{\xrightarrow[{21,8\ min}]{\beta ^{-}\ }}}\end{Bmatrix}}{}_{\ 88}^{223}Ra{\xrightarrow[{11\ j}]{\alpha }}{}_{\ 86}^{219}Rn{\xrightarrow[{4\ s}]{\alpha }}{}_{\ 84}^{215}Po{\xrightarrow[{1,8\ ms}]{\alpha }}{}_{\ 82}^{211}Pb{\xrightarrow[{36\ min}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 83}^{211}Bi{\begin{Bmatrix}{{\xrightarrow[{2,1\ min}]{99,7\%\alpha }}{}_{\ 81}^{207}Tl{\xrightarrow[{4,8\ min}]{\beta ^{-}\ }}}\\{{\xrightarrow[{2,1\ min}]{0,3\%\beta ^{-}\ }}{}_{\ 84}^{211}Po{\xrightarrow[{0,5\ s}]{\alpha }}}\end{Bmatrix}}{}_{\ 82}^{207}Pb} }$

L'uranium 235 est plus rare et plus radioactif que l'uranium 238, alors que son descendant l'actinium 227 est l'isotope le plus abondant de cet élément (actinium vient du grec ἀκτῖνος, « rayon lumineux »). Les membres de cette chaîne de désintégration ont donc essentiellement reçu des noms issus de cet élément : l'uranium 235 était appelé « actino-uranium ».

²³⁵U (actino-uranium) → ²³¹Th (uranium Y) → ²³¹Pa (proto-actinium) → ²²⁷Ac (actinium)

Les cas du radium et du radon sont à nouveau à part : le radium est nommé en « X » (comme dans la série du thorium), et le gaz est nommé émanation de l'actinium, ou « actinon », de symbole An.

²²⁷Ac → ²²⁷Th (radioactinium) → ²²³Ra (actinium X) → ²¹⁹Rn (actinon) → ²¹⁵Po (actinium A) → ²¹¹Pb (actinium B) → ²¹¹Bi (actinium C) → ²¹¹Po (actinium C') / ²⁰⁷Tl (actinium C") → ²⁰⁷Pb (actinium D)

Bien que ²⁰⁷Tl fasse ici partie de la voie majoritaire, il est nommé«  actinium C" » par analogie avec ²⁰⁸Tl (thorium C") et ²¹⁰Tl (radium C"), l'isotope du polonium héritant de l'appellation en C'. Le francium 223, descendant minoritaire de l'actinium 227, était appelé«  actinium K » et a été formellement identifié comme étant l'eka-césium qui manquait alors à la classification périodique.

Les isotopes majoritaires ayant donné leur nom à l'élément sont indiqués en gras. Toutes les voies de désintégration ne sont pas représentées - uniquement celles ayant donné lieu à une appellation historique.