Élément monoisotopique

Un élément monoisotopique est un élément ne possédant qu'un seul isotope stable. À l'heure actuelle, on dénombre 26 éléments monoisotopiques.

Caractérisation

Les éléments monoisotopiques sont caractérisés, à une exception, par un nombre de protons (Z) impair et un nombre de neutrons pair. Du fait du gain d'énergie par effets d'appariement nucléaire, un nombre impair provoque une instabilité chez les isotopes à Z impair qui doit être au moins compensée par un ensemble de neutrons complètement appariés pour avoir un isotope stable.

Le seul élément monoisotopique qui échappe à la règle est le béryllium 9 qui possède 4 protons et 5 neutrons. Dans ce cas, l'isotope avec le même nombre de protons et de neutrons (4 de chaque) est trop instable, il se désintègre très facilement par double désintégration α qui est favorisée par la liaison extrêmement forte à l'intérieur du noyau d'hélium 4. Il ne peut pas avoir non plus d'isotope stable avec 4 protons et 6 neutrons car le ratio protons/neutrons est beaucoup trop déséquilibré pour un élément aussi léger (cependant, le béryllium 10, bien que radioactif, a une demi-vie de 1,36 million d'années — trop faible pour en faire un isotope primordial — ce qui indique une inhabituelle stabilité pour un isotope léger aussi déséquilibré).

Différence avec les éléments mononucléidiques

L'ensemble des éléments monoisotopiques recouvre partiellement celui des 22 éléments mononucléidiques, caractérisés par le fait d'avoir un seul isotope présent dans la nature[1], mais il n'y est pas égal ou ne l'inclut pas. La raison est que si ces éléments ne possèdent qu'un seul isotope stable, ils peuvent posséder des radioisotopes primordiaux à durée de vie longue, et coexistent donc avec ces derniers dans la nature, formant parfois avec eux des mélanges, ce qui les empêche d'être mononucléidiques.
C'est le cas de 7 éléments, le vanadium, le rubidium, l'indium, le lanthane, l'europium, le rhénium et le lutécium. Il arrive même parfois que l'isotope radioactif soit le plus abondant, voire représente la quasi-totalité de la fraction isotopique (cas de l'indium, dont plus de 95 % est présent sous la forme d'indium 115, radioactif).

Il faut ajouter à cela le cas de deux autres éléments : le bismuth[2] et le thorium, éléments mononucléidiques primordiaux mais non monoisotopiques car, leur seul isotope présent dans la nature étant un radioisotope, ils ne possèdent donc pas d'isotope stable.

Liste d'éléments monoisotopiques, par numéro atomique et masse

Les éléments non mononucléidiques sont marqués d'un astérisque, et leur radioisotope primordial à vie longue est donné. Dans deux cas notables (indium et rhénium), l'isotope le plus abondant est l'isotope légèrement radioactif, et dans le cas de l'europium, celui-ci représente presque la moitié de l'abondance naturelle.

1. Béryllium 9
2. Fluor 19
3. Sodium 23
4. Aluminium 27
5. Phosphore 31
6. Scandium 45
7. Vanadium 51*[3]
8. Manganèse 55
9. Cobalt 59
10. Arsenic 75
11. Rubidium 85*[4]
12. Yttrium 89
13. Niobium 93
14. Rhodium 103
15. Indium 113*[5]
16. Iode 127
17. Césium 133
18. Lanthane 139*[6]
19. Praséodyme 141
20. Europium 153*[7]
21. Terbium 159
22. Holmium 165
23. Thulium 169
24. Lutécium 175*[8]
25. Rhénium 185*[9]
26. Or 197

Table des éléments monoisotopiques

Repère	Élément	Nucléide	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)
1	béryllium	^9Be	4	5	9,012182(3)
2	fluor	^19F	9	10	18,9984032(5)
3	sodium	^23Na	11	12	22,989770(2)
4	aluminium	^27Al	13	14	26.981 538(2)
5	phosphore	^31P	15	16	30,973761(2)
6	scandium	^45Sc	21	24	44,955910(8)
7	vanadium	^51V	23	28	50,9439595(11)
8	manganèse	^55Mn	25	30	54,938049(9)
9	cobalt	^59Co	27	32	58.933 200(9)
10	arsenic	^75As	33	42	74,92160(2)
11	rubidium	^85Rb	37	48	84,911789738(12)
12	yttrium	^89Y	39	50	88,90585(2)
13	niobium	^93Nb	41	52	92,90638(2)
14	rhodium	^103Rh	45	58	102,90550(2)
15	indium	^113In	49	64	112,904058(3)
16	iode	^127I	53	74	126.904 47(3)
17	césium	^133Cs	55	78	132,90545(2)
18	lanthane	^139La	57	82
19	praséodyme	^141Pr	59	82	140,90765(2)
20	europium	^153Eu	63	90	152,9212303(26)
21	terbium	^159Tb	65	94	158.925 34(2)
22	holmium	^165Ho	67	98	164,93032(2)
23	thulium	^169Tm	69	100	168.934 21(2)
24	lutécium	^175Lu	71	104
25	rhénium	^185Re	75	110	184,9529550(13)
26	or	^197Au	79	118	196,96655(2)

Notes et références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Monoisotopic element » (voir la liste des auteurs).

1. N. E. Holden, "Standard Atomic Weight Values for the Mononuclidic Elements - 2001," BNL-NCS-68362, Brookhaven National Laboratory (2001)
2. Jusqu'en 2003, ^209Bi était classé comme mononucléidique, jusqu'à ce qu'on découvre alors qu'il a une demi-vie de 1,9×10^19 ans - soit plus d'un milliard de fois l'âge de l'univers.
3. naturellement présent avec 0,25 % de vanadium 50, radioactif
4. naturellement présent avec 27,835 % de rubidium 87, radioactif
5. naturellement présent avec une majorité (95,7 %) d'indium 115, radioactif
6. naturellement présent avec 0,09 % de lanthane 138, radioactif
7. naturellement présent avec de 47,8 % d'europium 151, radioactif
8. naturellement présent avec de 2,59 % de lutécium 176, radioactif
9. naturellement présent avec une majorité (62,6 %) de rhénium 187, radioactif