Isotopes du gallium

Le gallium (Ga) possède 31 isotopes connus, de nombre de masse variant de 56 à 86, ainsi que trois isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, deux sont stables, le gallium 69 et le gallium 71, et constituent l'ensemble du gallium naturel dans une proportion 60/40. La masse atomique standard du gallium est de 69,723(1) u.

Le radioisotope a plus longue durée de vie est le gallium 67, avec une demi-vie de 3,3 jours, suivi du gallium 72 (14 heures), du gallium 66 (9,5 heures), du gallium 73 (4,86 heures) et du gallium 68 (67,71 minutes). Quatre autres isotopes ont une demi-vie comprise entre une heure et une minute ; elle est inférieure à une minute pour tous les autres. Les isotopes les plus légers (56 à 59) se désintègrent par émission de proton, ceux légèrement plus lourds (mais plus légers que les isotopes stables) par émission de positron (à l'exception du gallium 67), tous en isotopes du zinc. Les radioisotopes les plus lourds se désintègrent par radioactivité β^− en isotopes du germanium.

Les radioisotopes les plus importants commercialement sont le gallium 67 et le gallium 68.

Isotopes notables

Gallium naturel

Le gallium naturel est composé des deux isotopes stables ^69Ga et ^71Ga.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
^69Ga	60,108 (9) %
^71Ga	39,892 (9) %

Gallium 67

Le gallium 67 (^67Ga) est l'isotope du gallium dont le noyau est constitué de 31 protons et de 36 neutrons. C'est le radioisotope à la plus longue demi-vie (3,3 jours) se désintégrant par capture électronique en zinc 67 (stable). Immédiatement après cette capture, il émet un rayonnement gamma, et est pour cela utilisé en imagerie nucléaire médicale, la scintigraphie au gallium. Il est utilisé habituellement sous la forme d'ion libre Ga^3+.

Gallium 68

Le gallium 68 (^68Ga) est l'isotope du gallium dont le noyau est constitué de 31 protons et de 37 neutrons. C'est un isotope à courte vie (demi-vie d'environ 68 minutes) se désintégrant par émission de positron en zinc 68 (stable). Il est produit à partir du germanium 68 dans des générateurs à gallium 68 (en) ou à partir du zinc 68 via accélérateur de particules (cyclotron). Il est utilisé comme émetteur de positron de façon très minoritaire (mais croissante) en tomographie par émission de positrons (PET scan). Pour cet usage, il est généralement attaché comme traceur à une molécule hôte. Le composé radiopharmaceutique ainsi obtenu est absorbé différemment par les tissus que le ^67Ga ionique habituellement utilisé pour des scanners au gallium. Du fait de sa chimie riche, il suscite beaucoup d'intérêt pour développer de nouveaux médicaments radiopharmaceutiques mais il se montre « extrêmement sensibles, notamment au pH, à la température ou aux métaux contaminants »[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
^56Ga	31	25	55,99491(28)#		p	^55Zn	3+#
^57Ga	31	26	56,98293(28)#		p	^56Zn	1/2-#
^58Ga	31	27	57,97425(23)#		p	^57Zn	2+#
^59Ga	31	28	58,96337(18)#		p	^58Zn	3/2-#
^60Ga	31	29	59,95706(12)#	70(10) ms	β^+	^60Zn	(2+)
^61Ga	31	30	60,94945(6)	168(3) ms	β^+	^61Zn	3/2-
^62Ga	31	31	61,944175(30)	116,18(4) ms	β^+	^62Zn	0+
^63Ga	31	32	62,9392942(14)	32,4(5) s	β^+	^63Zn	(3/2-)
^64Ga	31	33	63,9368387(22)	2,627(12) min	β^+	^64Zn	0(+#)
^64mGa	42,85(8) keV			21,9(7) µs			2+
^65Ga	31	34	64,9327348(9)	15,2(2) min	β^+	^65Zn	3/2-
^66Ga	31	35	65,931589(3)	9,49(7) h	β^+	^66Zn	0+
^67Ga[n 3]	31	36	66,9282017(14)	3,2612(6) d	CE[n 4]	^67Zn	3/2-
^68Ga[n 5]	31	37	67,9279801(16)	67,71(9) min	β^+	^68Zn	1+
^69Ga	31	38	68,9255736(13)	Stable			3/2-
^70Ga	31	39	69,9260220(13)	21,14(3) min	β^− (99,59)	^70Ge	1+
					CE (0,41%)	^70Zn
^71Ga	31	40	70,9247013(11)	Stable			3/2-
^72Ga	31	41	71,9263663(11)	14,095(3) h	β^−	^72Ge	3-
^72mGa	119,66(5) keV			39,68(13) ms	TI	^72Ga	(0+)
^73Ga	31	42	72,9251747(18)	4,86(3) h	β^−	^73Ge	3/2-
^74Ga	31	43	73,926946(4)	8,12(12) min	β^−	^74Ge	(3-)
^74mGa	59,571(14) keV			9,5(10) s			(0)
^75Ga	31	44	74,9265002(26)	126(2) s	β^−	^75Ge	(3/2)-
^76Ga	31	45	75,9288276(21)	32,6(6) s	β^−	^76Ge	(2+,3+)
^77Ga	31	46	76,9291543(26)	13,2(2) s	β^−	^77Ge	(3/2-)
^78Ga	31	47	77,9316082(26)	5,09(5) s	β^−	^78Ge	(3+)
^79Ga	31	48	78,93289(11)	2,847(3) s	β^− (99,911%)	^79mGe	(3/2-)#
					β^−, n (0,089%)	^78Ge
^80Ga	31	49	79,93652(13)	1,697(11) s	β^− (99,11%)	^80Ge	(3)
					β^−, n (0,89%)	^79Ge
^81Ga	31	50	80,93775(21)	1,217(5) s	β^− (88,11%)	^81mGe	(5/2-)
					β^−, n (11,89%)	^80Ge
^82Ga	31	51	81,94299(32)#	0,599(2) s	β^− (78,5%)	^82Ge	(1,2,3)
					β^−, n (21,5%)	^81Ge
^83Ga	31	52	82,94698(32)#	308(1) ms	β^− (60%)	^83Ge	3/2-#
					β^−, n (40%)	^82Ge
^84Ga	31	53	83,95265(43)#	0,085(10) s	β^−, n (70%)	^83Ge
					β^− (30%)	^84Ge
^85Ga	31	54	84,95700(54)#	50# ms [>300 ns]			3/2-#
^86Ga	31	55	85,96312(86)#	30# ms [>300 ns]

1. Abréviations :
   CE : capture électronique ;
   TI : transition isomérique.
2. Isotopes stables en gras, gras et italique ceux stables à notre échelle de temps.
3. Utilisé en imagerie médicale.
4. désexcitation gamma, utilisée cliniquement.
5. Radioisotope utilisé médicalement.

Remarques

• Des matériaux disponibles dans le commerce peuvent avoir été soumis à un fractionnement isotopique involontaire ou non indiqué. Il est possible d'avoir des écarts importants entre la masse et la composition données.
• 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. Rauscher, A., Frindel, M., Baumgartner, P., Bodéré, F. K., & Chauvet, A. F. (2017) Retour d’expérience de 4 ans de marquage au Gallium-68 (68Ga). Médecine Nucléaire, 41(3), 186 (des résumé).
2. (en) Universal Nuclide Chart
3. (en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties », Engineering Statistics Handbook (consulté le 16 septembre 2010)

• Masse des isotopes depuis :
  • (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, vol. 729,‎ 2003, p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du 23 septembre 2008])
• Compositions isotopiques et masses atomiques standards :
  • (en) J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman et P. D. P. Taylor, « Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) », Pure and Applied Chemistry, vol. 75, n^o 6,‎ 2003, p. 683–800 (DOI 10.1351/pac200375060683, lire en ligne)
  • (en) M. E. Wieser, « Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) », Pure and Applied Chemistry, vol. 78, n^o 11,‎ 2006, p. 2051–2066 (DOI 10.1351/pac200678112051, résumé, lire en ligne)
• Demi-vies, spins et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
  • (en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot et O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, vol. 729,‎ 2003, p. 3–128 (DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001, Bibcode 2003NuPhA.729....3A, lire en ligne [archive du 23 septembre 2008])
  • (en) National Nuclear Data Center, « NuDat 2.1 database », Brookhaven National Laboratory (consulté en septembre 2005)
  • (en) N. E. Holden et D. R. Lide (dir.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 2004, 85^e éd., 2712 p. (ISBN 978-0-8493-0485-9, lire en ligne), « Table of the Isotopes », Section 11

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

Voir aussi

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