Isotopes de l'europium

L'europium (Eu) possède 38 isotopes connus, de nombre de masse variant de 130 à 167 ainsi que 17 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, un seul est stable, ¹⁵³Eu, faisant de l'europium un élément monoisotopique. Il est en revanche présent dans la nature avec un radionucléide primordial, ¹⁵¹Eu, dont on a seulement récemment découvert la radioactivité α (demi-vie de 4,62 × 10¹⁸ a), ce qui fait que l'europium n'est pas un élément mononucléidique. On soupçonne par ailleurs ¹⁵³Eu de pouvoir se désintégrer par radiation α en ¹⁴⁹Pm, mais cette désintégration n'a pour l'instant jamais été observée. ¹⁵³Eu et ¹⁵¹Eu sont présents dans la nature dans un ratio 52,2/47,8. On attribue à l'europium une masse atomique standard de 151,964(1) u.

Mis à part ¹⁵¹Eu, les radioisotopes (artificiels) de l'europium avec les plus longues demi-vies sont ¹⁵⁰Eu (demi-vie de 36,9 années), ¹⁵²Eu (13,516 années), ¹⁵⁴Eu (8,593 années) et ¹⁵⁵Eu (4,76 années). Tous les autres isotopes ont des demi-vies inférieures à 94 jours, la majorité inférieure à 12,2 secondes.

Parmi les 17 isomères nucléaires, les plus stables sont ^150mEu (t_1/2 de 12,8 heures), ^152m1Eu (t_1/2 de 9,311 6 heures) et ^152m2Eu (t_1/2 de 96 minutes).

Les radioisotopes les plus légers (A < 151) se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺) en isotopes du samarium. ¹⁴⁹Cd et ¹⁵²Cd se désintègrent eux principalement par capture électronique, respectivement en ¹⁴⁹Sm et ¹⁵²Sm. Les radioisotopes plus lourds (A > 153) se désintègrent eux principalement par désintégration β⁻ en isotopes du gadolinium.

L'europium naturel est constitué de l'isotope stable ¹⁵³Eu et du radioisotope quasi stable ¹⁵¹Eu (demi-vie de 4,62 × 10¹⁸ a), de radioactivité négligeable dans toutes ses applications.

L'europium 154 (¹⁵⁴Eu) est l'isotope de l'europium dont le noyau est constitué de 63 protons et de 91 neutrons. C'est un radioisotope se désintégrant principalement par radiation β⁻ en gadolinium 154, et de façon marginale par capture électronique en samarium 154, avec une demi-vie de 8,593 années. C'est un important émetteur de rayon gamma^[1].

L'europium 155 (¹⁵⁵Eu) est l'isotope de l'europium dont le noyau est constitué de 63 protons et de 92 neutrons. C'est un radioisotope se désintégrant par radiation β⁻ avec une demi-vie de 4,761 1(13) années et une énergie de désintégration maximum de 252 keV. C'est un produit de fission avec un faible rendement dans les réacteurs thermiques, environ 80 fois moins que le césium 137 par exemple.

¹⁵⁵Eu possède une importante section efficace de capture neutronique (en) (environ 3 900 barns pour les neutrons thermiques, 16 000 en résonance intégrale), c'est-à-dire que même de petites quantités produites sont majoritairement détruites durant la consommation du combustible nucléaire. Du fait que son rendement, son énergie de désintégration et sa demi-vie sont très inférieurs à ceux du césium 137 ou du strontium 90, il n'est pas considéré comme un déchet nucléaire important.

De plus, l'europium 155 peut être produit par enchaînement de captures neutroniques par ¹⁵³Eu (non-radioactif, 350 barns pour les neutrons thermiques, 1 500 en résonance intégrale, rendement environ 5 fois supérieur à celui de ¹⁵⁵Eu) ou par ¹⁵⁴Eu (1 400 barns pour les neutrons thermiques, 1 600 en résonance intégrale, rendement extrêmement faible car la désintégration β s'arrête à ¹⁵⁴Sm) ; cependant, du fait de leurs sections efficaces respectives, ¹⁵⁵Eu et ¹⁵⁴Eu sont détruits plus rapidement qu'ils ne sont produits.

• Il existe des échantillons géologiques exceptionnels dont la composition isotopique est en dehors de l'échelle donnée. L'incertitude sur la masse atomique de tels échantillons peut excéder les valeurs 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].

• 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 Appl. Chem., 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 Appl. Chem., vol. 78, n^o 11,‎ 2006, p. 2051–2066 (DOI 10.1351/pac200678112051, lire en ligne), résumé
• 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 », Laboratoire national de Brookhaven (consulté en septembre 2005)
  • (en) N. E. Holden, CRC Handbook of Chemistry and Physics, D. R. Lide, 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 europium » (voir la liste des auteurs).

• Portail de la physique
• Portail de la chimie