Isotopes du chrome

Le chrome (Cr, numéro atomique 24) possède 26 isotopes connus de nombre de masse variant entre 42 et 67, et deux isomères nucléaires. Quatre de ces isotopes sont stables et représentent la totalité du chrome présent dans la nature, 50Cr, 52Cr, 53Cr, et 54Cr, 52Cr étant le plus abondant. La masse atomique standard du chrome est donc de 51,996 1 u, très proche de la masse isotopique de 52Cr.

50Cr est suspecté de se désintégrer par double désintégration bêta (β+β+) en 50Ti avec une demi-vie d'au moins 1,3 × 1018 années, bien que cette désintégration n'aie pour l'instant jamais été observée.

Parmi les 22 radioisotopes du chrome, tous synthétiques, le plus stable est 51Cr avec une demi-vie de 27,7 jours. Tous les autres isotopes ont des demi-vie de moins de 24 heures, et la plupart d'entre eux inférieure à 1 minute, le moins stable connu étant 66Cr avec une demi-vie de 10 millisecondes.

Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par émission de positron (β+) en isotopes du vanadium. 51Cr se désintègre lui par capture électronique en 51V. Les radioisotopes les plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β− en isotopes du manganèse.

Isotopes notables

Chrome naturel

Le chrome naturel est composé des quatre isotopes stables 50Cr, 52Cr, 53Cr et 54Cr.

Isotope Abondance

(pourcentage molaire)

Gamme de variations
50Cr 4,345 (13) % 4,294 - 4,345
52Cr 83,789 (18) % 83,762 - 83,790
53Cr 9,501 (17) % 9,501 - 9,553
54Cr 2,365 (7) % 2,365 - 2,391

Chrome 53

Le chrome 53 (53Cr) est l'isotope du chrome dont le noyau est constitué de 24 protons et de 29 neutrons. C'est un isotope stable représentant 9,5 % du chrome naturel. C'est un isotope radiogénique, issu de la désintégration du manganèse 53 (53Mn). On trouve en général les isotopes du chromes et du manganèse combinés, et ils sont ainsi utilisés en géologie isotopique. La mesure des ratios Mn/Cr permettent de confirmer les mesures des taux d'aluminium 26 (26Al) et de palladium 107 (107Pd) utilisées dans l'étude de l'histoire du système solaire primitif.

Des variations dans les rapports 53Cr/52Cr et Mn/Cr constatés dans plusieurs météorites indiquent un rapport initial 53Mn/55Mn qui suggère une désintégration in situ du 53Mn dans des corps planétaires partiellement différentiés. 53Cr fournit ainsi une preuve additionnelle des processus de nucléosynthèse juste avant la formation du système solaire.

Ce même isotope est lessivé préférentiellement dans certaines circonstances, ce qui permet à son abondance dans les sédiments marins d'être utilisée comme une mesure détournée des concentrations en oxygène atmosphérique[1].

Table des isotopes

Symbole
de l'isotope 		Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) de
désintégration[2],[n 1] 		Isotope(s)-fils[n 2] Spin nucléaire
Énergie d'excitation
42Cr 24 18 42,00643(32)# 14(3) ms
[13(+4-2) ms] 		β+ (>99,9%) 42V 0+
2p (<0,1%) 40Ti
43Cr 24 19 42,99771(24)# 21,6(7) ms β+ (71%) 43V (3/2+)
β+, p (23%) 42Ti
β+, 2p (6%) 41Sc
β+, α (<0,1%) 39Sc
44Cr 24 20 43,98555(5)# 54(4) ms
[53(+4-3) ms] 		β+ (93%) 44V 0+
β+, p (7%) 43Ti
45Cr 24 21 44,97964(54) 50(6) ms β+ (73%) 45V 7/2-#
β+, p (27%) 44Ti
45mCr 50(100)# keV 1# ms TI 45Cr 3/2+#
β+ 45V
46Cr 24 22 45,968359(21) 0,26(6) s β+ 46V 0+
47Cr 24 23 46,962900(15) 500(15) ms β+ 47V 3/2-
48Cr 24 24 47,954032(8) 21,56(3) h β+ 48V 0+
49Cr 24 25 48,9513357(26) 42,3(1) min β+ 49V 5/2-
50Cr 24 26 49,9460442(11) Observé stable[n 3] 0+
51Cr 24 27 50,9447674(11) 27,7025(24) j CE 51V 7/2-
52Cr 24 28 51,9405075(8) Stable 0+
53Cr 24 29 52,9406494(8) Stable 3/2-
54Cr 24 30 53,9388804(8) Stable 0+
55Cr 24 31 54,9408397(8) 3,497(3) min β− 55Mn 3/2-
56Cr 24 32 55,9406531(20) 5,94(10) min β− 56Mn 0+
57Cr 24 33 56,943613(2) 21,1(10) s β− 57Mn (3/2-)
58Cr 24 34 57,94435(22) 7,0(3) s β− 58Mn 0+
59Cr 24 35 58,94859(26) 460(50) ms β− 59Mn 5/2-#
59mCr 503,0(17) keV 96(20) µs (9/2+)
60Cr 24 36 59,95008(23) 560(60) ms β− 60Mn 0+
61Cr 24 37 60,95472(27) 261(15) ms β− (>99,9%) 61Mn 5/2-#
β−, n (<0,1%) 60Mn
62Cr 24 38 61,95661(36) 199(9) ms β− (>99,9%) 62Mn 0+
β−, n 61Mn
63Cr 24 39 62,96186(32)# 129(2) ms β− 63Mn (1/2-)#
β−, n 62Mn
64Cr 24 40 63,96441(43)# 43(1) ms β− 64Mn 0+
65Cr 24 41 64,97016(54)# 27(3) ms β− 65Mn (1/2-)#
66Cr 24 42 65,97338(64)# 10(6) ms β− 66Mn 0+
67Cr 24 43 66,97955(75)# 10# ms
[>300 ns] 		β− 67Mn 1/2-#
  1. ↑ Abréviations :
    CE : capture électronique ;
    TI : transition isomérique.
  2. ↑ Isotopes stables en gras.
  3. ↑ Soupçonné de se désintégrer par désintégration β+β+ en 50Ti avec une demi-vie d'au moins 1,3 × 1018 années.

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].
  • Masses des isotopes données par la Commission sur les Symboles, les Unités, la Nomenclature, les Masses atomiques et les Constantes fondamentales (SUNAMCO) de l'IUPAP.
  • Abondances isotopiques données par la Commission des abondances isotopiques et des poids atomiques de l'IUPAC.

Notes et références

  1. ↑ (en) R. Frei, C. Gaucher, S. W. Poulton, D. E. Canfield, « Fluctuations in Precambrian atmospheric oxygenation recorded by chromium isotopes », Nature, vol. 461, no 7261,‎ , p. 250–3 (PMID 19741707, DOI 10.1038/nature08266, Bibcode 2009Natur.461..250F)
  2. ↑ (en) Universal Nuclide Chart
  3. ↑ (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le )



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
Tableau périodique des isotopes