Le niobium (Nb) possède 33 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 81 et 113, et 24 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, un seul est stable, 93Nb, et constitue l'intégralité du niobium naturellement présent, faisant du niobium un élément monoisotopique ainsi qu'un élément mononucléidique. Sa masse atomique standard est donc la masse isotopique de 93Nb, soit 92,906 38(2) u.
Parmi les 32 radioisotopes du niobium, le plus stable est 92Nb, un radionucléide non primordial avec une demi-vie de 34,7 millions d'années. Les suivants sont 94Nb (demi-vie de 20 300 années) et 91Nb (680 années). Un isomère nucléaire à 31 keV, 93mNb, possède une demi-vie de 16,13 années. La plupart des autres radioisotopes ont des demi-vies inférieures à deux heures, à l'exception de 95Nb (35 jours), 96Nb (23,4 heures) et 90Nb (14,6 heures).
Les isotopes plus légers que 93Nb se désintègrent principalement par émission de positron (β+), à l'exception de 91Nb qui se désintègre principalement par capture électronique, tous en isotopes du zirconium. Les radioisotopes plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β−, ou pour certains, de façon non négligeable, par désintégration β− et émission de neutron, tous en isotopes du molybdène.
Seuls 95Nb (35 jours) et 97Nb (72 minutes) et d'autres isotopes plus lourds (de demi-vies de l'ordre de a seconde) sont des produits de fission en quantité significative, les autres isotopes étant éclipsés par des isotopes stables ou à très longue durée de vie (93Zr) du zirconium, produits par désintégration β à partir de fragments de fission riches en neutrons. 95Nb est le produit de désintégration de 95Zr (64 jours), et il est donc présent dans le combustible nucléaire usagé plus longtemps que sa courte demi-vie ne pourrait le laisser présager. De très faibles quantités d'autres isotopes peuvent aussi être produites comme produits de fission directs.
Isotopes notables
Résumé
Contexte
Niobium 92
Le niobium 92 (92Nb) est l'isotope du niobium dont le noyau est constitué de 41 protons et de 51 neutrons. C'est le plus stable des 32 radioisotopes du niobium, qui se désintègre principalement par émission de positron en zirconium 92 avec une demi-vie de 34,7 Ma. La présence du niobium 92 pendant la formation du Système solaire est attestée par l'observation d'excès de zirconium 92 (radioactivité éteinte). Le niobium 92 est, avec le samarium 146, l'un des isotopes avec la plus longue durée de vie parmi les éléments à ne pas avoir été détecté dans la nature comme nucléide primordial[a] (le plutonium 244, avec une demi-vie de 80 millions d'années, intermédiaire entre celles de 92Nb et de 146Sm, aurait été détecté dans les années 1970 et serait donc primordial, mais sa détection dans le milieu naturel a été remise en question).
Niobium 93
Le niobium 93 (93Nb) est l'isotope du niobium dont le noyau est constitué de 41 protons et de 52 neutrons. C'est le seul isotope stable du niobium, mais il est aussi le nucléide le plus léger théoriquement capable de fission spontanée. Ce type d'événement n'a pour l'instant jamais été observé sur cet isotope, mais cela ferait du niobium théoriquement l'élément le plus léger dépourvu d'isotope stable. Les 40 premiers éléments (jusqu'au zirconium) ont tous un isotope stable, mais qui, en théorie, pourrait subir une désintégration du proton.
Table des isotopes
Résumé
Contexte
| Symbole de l'isotope |
Z (p) | N (n) | Masse isotopique (u) | Demi-vie[n 1] | Mode(s) de désintégration[1],[n 2] |
Isotope(s)
fils[n 3] |
Spin
nucléaire |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Énergie d'excitation | |||||||
| 81Nb | 41 | 40 | 80,94903(161)# | <44 ns | β+, p | 80Y | 3/2-# |
| p | 80Zr | ||||||
| β+ | 81Zr | ||||||
| 82Nb | 41 | 41 | 81,94313(32)# | 51(5) ms | β+ | 82Zr | 0+ |
| 83Nb | 41 | 42 | 82,93671(34) | 4,1(3) s | β+ | 83Zr | (5/2+) |
| 84Nb | 41 | 43 | 83,93357(32)# | 9,8(9) s | β+ (>99,9%) | 84Zr | 3+ |
| β+, p (<0,1%) | 83Y | ||||||
| 84mNb | 338(10) keV | 103(19) ns | (5-) | ||||
| 85Nb | 41 | 44 | 84,92791(24) | 20,9(7) s | β+ | 85Zr | (9/2+) |
| 85mNb | 759,0(10) keV | 12(5) s | (1/2-) | ||||
| 86Nb | 41 | 45 | 85,92504(9) | 88(1) s | β+ | 86Zr | (6+) |
| 86mNb | 250(160)# keV | 56(8) s | β+ | 86Zr | (6+)[2] | ||
| 87Nb | 41 | 46 | 86,92036(7) | 3,75(9) min | β+ | 87Zr | (1/2-) |
| 87mNb | 3,84(14) keV | 2,6(1) min | β+ | 87Zr | (9/2+)# | ||
| 88Nb | 41 | 47 | 87,91833(11) | 14,55(6) min | β+ | 88Zr | (8+) |
| 88mNb | 40(140) keV | 7,8(1) min | β+ | 88Zr | (4-) | ||
| 89Nb | 41 | 48 | 88,913418(29) | 2,03(7) h | β+ | 89Zr | (9/2+) |
| 89mNb | 0(30)# keV | 1,10(3) h | β+ | 89Zr | (1/2)- | ||
| 90Nb | 41 | 49 | 89,911265(5) | 14,60(5) h | β+ | 90Zr | 8+ |
| 90m1Nb | 122,370(22) keV | 63(2) µs | 6+ | ||||
| 90m2Nb | 124,67(25) keV | 18,81(6) s | TI | 90Nb | 4- | ||
| 90m3Nb | 171,10(10) keV | <1 µs | 7+ | ||||
| 90m4Nb | 382,01(25) keV | 6,19(8) ms | CC[Quoi ?] | 1+ | |||
| 90m5Nb | 1880,21(20) keV | 472(13) ns | (11-) | ||||
| 91Nb | 41 | 50 | 90,906996(4) | 680(130) a | CE (99,98%) | 91Zr | 9/2+ |
| β+ (0,013%) | 91Zr | ||||||
| 91m1Nb | 104,60(5) keV | 60,86(22) j | TI (93%) | 91Nb | 1/2- | ||
| CE (7%) | 91Zr | ||||||
| β+ (0,0028%) | 91Zr | ||||||
| 91m2Nb | 2034,35(19) keV | 3,76(12) µs | (17/2-) | ||||
| 92Nb | 41 | 51 | 91,907194(3) | 3,47(24)×107 a[n 4] | β+ (99,95%) | 92Zr | (7)+ |
| β− (0,05%) | 92Mo | ||||||
| 92m1Nb | 135,5(4) keV | 10,15(2) j | β+ | 92Zr | (2)+ | ||
| 92m2Nb | 225,7(4) keV | 5,9(2) µs | (2)- | ||||
| 92m3Nb | 2203,3(4) keV | 167(4) ns | (11-) | ||||
| 93Nb | 41 | 52 | 92,9063781(26) | Observé stable[n 5] | 9/2+ | ||
| 93mNb | 30,77(2) keV | 16,13(14) a | TI | 93Nb | 1/2- | ||
| 94Nb | 41 | 53 | 93,9072839(26) | 2,03(16)×104 a | β− | 94Mo | (6)+ |
| 94mNb | 40,902(12) keV | 6,263(4) min | TI (99,5%) | 94Nb | 3+ | ||
| β− (0,5%) | 94Mo | ||||||
| 95Nb | 41 | 54 | 94,9068358(21) | 34,991(6) j | β− | 95Mo | 9/2+ |
| 95mNb | 235,690(20) keV | 3,61(3) j | TI (94,4%) | 95Nb | 1/2- | ||
| β− (5,6%) | 95Mo | ||||||
| 96Nb | 41 | 55 | 95,908101(4) | 23,35(5) h | β− | 96Mo | 6+ |
| 97Nb | 41 | 56 | 96,9080986(27) | 72,1(7) min | β− | 97Mo | 9/2+ |
| 97mNb | 743,35(3) keV | 52,7(18) s | TI | 97Nb | 1/2- | ||
| 98Nb | 41 | 57 | 97,910328(6) | 2,86(6) s | β− | 98Mo | 1+ |
| 98mNb | 84(4) keV | 51,3(4) min | β− (99,9%) | 98Mo | (5+) | ||
| TI (0,1%) | 98Nb | ||||||
| 99Nb | 41 | 58 | 98,911618(14) | 15,0(2) s | β− | 99Mo | 9/2+ |
| 99mNb | 365,29(14) keV | 2,6(2) min | β− (96,2%) | 99Mo | 1/2- | ||
| TI (3,8%) | 99Nb | ||||||
| 100Nb | 41 | 59 | 99,914182(28) | 1,5(2) s | β− | 100Mo | 1+ |
| 100mNb | 470(40) keV | 2,99(11) s | β− | 100Mo | (4+,5+) | ||
| 101Nb | 41 | 60 | 100,915252(20) | 7,1(3) s | β− | 101Mo | (5/2#)+ |
| 102Nb | 41 | 61 | 101,91804(4) | 1,3(2) s | β− | 102Mo | 1+ |
| 102mNb | 130(50) keV | 4,3(4) s | β− | 102Mo | high | ||
| 103Nb | 41 | 62 | 102,91914(7) | 1,5(2) s | β− | 103Mo | (5/2+) |
| 104Nb | 41 | 63 | 103,92246(11) | 4,9(3) s | β− (99,94%) | 104Mo | (1+) |
| β−, n (0,06%) | 103Mo | ||||||
| 104mNb | 220(120) keV | 940(40) ms | β− (99,95%) | 104Mo | high | ||
| β−, n (0,05%) | 103Mo | ||||||
| 105Nb | 41 | 64 | 104,92394(11) | 2,95(6) s | β− (98,3%) | 105Mo | (5/2+)# |
| β−, n (1,7%) | 104Mo | ||||||
| 106Nb | 41 | 65 | 105,92797(21)# | 920(40) ms | β− (95,5%) | 106Mo | 2+# |
| β−, n (4,5%) | 105Mo | ||||||
| 107Nb | 41 | 66 | 106,93031(43)# | 300(9) ms | β− (94%) | 107Mo | 5/2+# |
| β−, n (6%) | 106Mo | ||||||
| 108Nb | 41 | 67 | 107,93484(32)# | 0,193(17) s | β− (93,8%) | 108Mo | (2+) |
| β−, n (6,2%) | 107Mo | ||||||
| 109Nb | 41 | 68 | 108,93763(54)# | 190(30) ms | β− (69%) | 109Mo | 5/2+# |
| β−, n (69%) | 108Mo | ||||||
| 110Nb | 41 | 69 | 109,94244(54)# | 170(20) ms | β− (60%) | 110Mo | 2+# |
| β−, n (40%) | 109Mo | ||||||
| 111Nb | 41 | 70 | 110,94565(54)# | 80# ms [>300 ns] | 5/2+# | ||
| 112Nb | 41 | 71 | 111,95083(75)# | 60# ms [>300 ns] | 2+# | ||
| 113Nb | 41 | 72 | 112,95470(86)# | 30# ms [>300 ns] | 5/2+# | ||
- En gras pour les isotopes avec des demi-vies plus grandes que l'âge de l'univers (presque stables).
- Abréviations :
CE : capture électronique ;
TI : transition isomérique. - Isotopes stables en gras.
- Radionucléide non-primordial à la plus longue durée de vie.
- Théoriquement capable de fission spontanée, nucléide le plus léger en étant capable.
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[3].
Notes et références
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