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Isotopes du gallium

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Isotopes du gallium

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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 Ga³⁺.

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 ».

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie	Mode(s) de désintégration	Isotope(s) fils	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie	Mode(s) de désintégration	Isotope(s) fils	Spin nucléaire
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	31	36	66,9282017(14)	3,2612(6) d	CE	⁶⁷Zn	3/2-
⁶⁸Ga	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+
⁷⁰Ga	31	39	69,9260220(13)	21,14(3) min	CE (0,41%)	⁷⁰Zn	1+
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-)#
⁷⁹Ga	31	48	78,93289(11)	2,847(3) s	β⁻, n (0,089%)	⁷⁸Ge	(3/2-)#
⁸⁰Ga	31	49	79,93652(13)	1,697(11) s	β⁻ (99,11%)	⁸⁰Ge	(3)
⁸⁰Ga	31	49	79,93652(13)	1,697(11) s	β⁻, n (0,89%)	⁷⁹Ge	(3)
⁸¹Ga	31	50	80,93775(21)	1,217(5) s	β⁻ (88,11%)	^81mGe	(5/2-)
⁸¹Ga	31	50	80,93775(21)	1,217(5) s	β⁻, n (11,89%)	⁸⁰Ge	(5/2-)
⁸²Ga	31	51	81,94299(32)#	0,599(2) s	β⁻ (78,5%)	⁸²Ge	(1,2,3)
⁸²Ga	31	51	81,94299(32)#	0,599(2) s	β⁻, n (21,5%)	⁸¹Ge	(1,2,3)
⁸³Ga	31	52	82,94698(32)#	308(1) ms	β⁻ (60%)	⁸³Ge	3/2-#
⁸³Ga	31	52	82,94698(32)#	308(1) ms	β⁻, n (40%)	⁸²Ge	3/2-#
⁸⁴Ga	31	53	83,95265(43)#	0,085(10) s	β⁻, n (70%)	⁸³Ge
⁸⁴Ga	31	53	83,95265(43)#	0,085(10) s	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]

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.
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.

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

Tableau périodique des isotopes

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