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Isotopes du germanium

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Legermanium (Ge, numéro atomique32) possède 32 isotopes connus, denombre de masse variant de 58 à 89, ainsi que 13isomères nucléaires. Cinq de ces isotopes sont présents dans la nature⁷⁰Ge,⁷²Ge,⁷³Ge,⁷⁴Ge et⁷⁶Ge, ce dernier étant très légèrement radioactif, se désintégrant pardouble désintégration bêta ensélénium 76 avec unedemi-vie de 1,78 × 10²¹ années^[1] (130 milliards de fois l'âge de l'univers).

L'isotope stable⁷⁴Ge est le plus commun, avec uneabondance naturelle d'environ 36 %, les moins communs étant⁷³Ge et⁷⁶Ge (environ 7 % chacun)^[2]. Lamasse atomique standard du germanium est de 72,630(8)u.

Au moins 27radioisotopes ont été synthétisés, de nombres de masse compris entre 58 et 89. Le plus stable est⁶⁸Ge, se désintégrant parcapture électronique avec unedemi-vie de 270,95 jours. Il se désintègre engallium 68, un radioisotope utilisé en médecine comme émetteur de positron (voirgénérateurs à gallium 68 (en)). Le moins stable connu est⁶⁰Ge avec une demi-vie de 30 ms.

Les deux radioisotopes du germanium les plus légers se désintègrent par doubleémission de proton enisotopes du zinc. La plupart des autres radioisotopes se désintègrent parradioactivité β (désintégration enisotopes du gallium parémission de positron pour les plus légers,désintégration β⁻ enisotopes de l'arsenic) sauf⁶¹Ge et⁶⁴Ge qui se désintègrent par émission de proton suivant une émission de positron^[2]. Les isotopes de⁸⁴Ge à⁸⁷Ge ont aussi une voie de désintégration mineure parémission de neutron suivant une désintégration β⁻^[2].

Lorsqu'ils sont bombardés par des particules alpha, les isotopes⁷²Ge et⁷⁶Ge engendrent les isotopes stables⁷⁵As et⁷⁷Se, émettant dans ce procédé des électrons à haute énergie^[3].

Isotopes notables

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Germanium naturel

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Le germanium naturel est constitué des quatre isotopes stables⁷⁰Ge,⁷²Ge,⁷³Ge et⁷⁴Ge, et du radioisotope primordial quasi stable⁷⁶Ge. Celui-ci a unedemi-vie de 1,78 × 10²¹ années et il est considéré comme stable pour toutes ses applications.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
⁷⁰Ge	20,38 (18) %
⁷²Ge	27,31 (26) %
⁷³Ge	7,76 (8) %
⁷⁴Ge	36,72 (15) %
⁷⁶Ge	7,83 (7) %

Table des isotopes

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Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie	Mode(s) de désintégration^[4]^,^{[n 1]}	Isotope(s) fils^{[n 2]}	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie	Mode(s) de désintégration^[4]^,^{[n 1]}	Isotope(s) fils^{[n 2]}	Spin nucléaire
⁵⁸Ge	32	26	57,99101(34)#		2p	⁵⁶Zn	0+
⁵⁹Ge	32	27	58,98175(30)#		2p	⁵⁷Zn	7/2-#
⁶⁰Ge	32	28	59,97019(25)#	30# ms	β⁺	⁶⁰Ga	0+
⁶⁰Ge	32	28	59,97019(25)#	30# ms	2p	⁵⁸Zn	0+
⁶¹Ge	32	29	60,96379(32)#	39(12) ms	β⁺, p (80 %)	⁶⁰Zn	(3/2-)#
⁶¹Ge	32	29	60,96379(32)#	39(12) ms	β⁺ (20 %)	⁶¹Ga	(3/2-)#
⁶²Ge	32	30	61,95465(15)#	129(35) ms	β⁺	⁶²Ga	0+
⁶³Ge	32	31	62,94964(21)#	142(8) ms	β⁺	⁶³Ga	(3/2-)#
⁶⁴Ge	32	32	63,94165(3)	63,7(25) s	β⁺	⁶⁴Ga	0+
⁶⁵Ge	32	33	64,93944(11)	30,9(5) s	β⁺ (99,99 %)	⁶⁵Ga	(3/2)-
⁶⁵Ge	32	33	64,93944(11)	30,9(5) s	β⁺, p (0,01 %)	⁶⁴Zn	(3/2)-
⁶⁶Ge	32	34	65,93384(3)	2,26(5) h	β⁺	⁶⁶Ga	0+
⁶⁷Ge	32	35	66,932734(5)	18,9(3) min	β⁺	⁶⁷Ga	1/2-
^67m1Ge	18,20(5) keV			13,7(9) µs			5/2-
^67m2Ge	751,70(6) keV			110,9(14) ns			9/2+
⁶⁸Ge^{[n 3]}	32	36	67,928094(7)	270,95(16) j	CE	⁶⁸Ga	0+
⁶⁹Ge	32	37	68,9279645(14)	39,05(10) h	β⁺	⁶⁹Ga	5/2-
^69m1Ge	86,765(14) keV			5,1(2) µs			1/2-
^69m2Ge	397,944(18) keV			2,81(5) µs			9/2+
⁷⁰Ge	32	38	69,9242474(11)	Stable			0+
⁷¹Ge	32	39	70,9249510(11)	11,43(3) j	CE	⁷¹Ga	1/2-
^71mGe	198,367(10) keV			20,40(17) ms	TI	⁷¹Ge	9/2+
⁷²Ge	32	40	71,9220758(18)	Stable			0+
^72mGe	691,43(4) keV			444,2(8) ns			0+
⁷³Ge	32	41	72,9234589(18)	Stable			9/2+
^73m1Ge	13,2845(15) keV			2,92(3) µs			5/2+
^73m2Ge	66,726(9) keV			499(11) ms			1/2-
⁷⁴Ge	32	42	73,9211778(18)	Stable			0+
⁷⁵Ge	32	43	74,9228589(18)	82,78(4) min	β⁻	⁷⁵As	1/2-
^75m1Ge	139,69(3) keV			47,7(5) s	TI (99,97 %)	⁷⁵Ge	7/2+
^75m1Ge	139,69(3) keV			47,7(5) s	β⁻	⁷⁵As	7/2+
^75m2Ge	192,18(7) keV			216(5) ns			5/2+
⁷⁶Ge^{[n 4]}	32	44	75,9214026(18)	1,78(8) × 10²¹ a	β⁻β⁻	⁷⁶Se	0+
⁷⁷Ge	32	45	76,9235486(18)	11,30(1) h	β⁻	⁷⁷As	7/2+
^77mGe	159,70(10) keV			52,9(6) s	β⁻ (79 %)	⁷⁷As	1/2-
^77mGe	159,70(10) keV			52,9(6) s	TI (21 %)	⁷⁷Ge	1/2-
⁷⁸Ge	32	46	77,922853(4)	88(1) min	β⁻	⁷⁸As	0+
⁷⁹Ge	32	47	78,9254(1)	18,98(3) s	β⁻	⁷⁹As	(1/2)-
^79mGe	185,95(4) keV			39,0(10) s	β⁻ (96 %)	⁷⁹As	(7/2+)#
^79mGe	185,95(4) keV			39,0(10) s	TI (4 %)	⁷⁹Ge	(7/2+)#
⁸⁰Ge	32	48	79,92537(3)	29,5(4) s	β⁻	⁸⁰As	0+
⁸¹Ge	32	49	80,92882(13)	7,6(6) s	β⁻	⁸¹As	9/2+#
^81mGe	679,13(4) keV			7,6(6) s	β⁻ (99 %)	⁸¹As	(1/2+)
^81mGe	679,13(4) keV			7,6(6) s	TI (1 %)	⁸¹Ge	(1/2+)
⁸²Ge	32	50	81,92955(26)	4,55(5) s	β⁻	⁸²As	0+
⁸³Ge	32	51	82,93462(21)#	1,85(6) s	β⁻	⁸³As	(5/2+)#
⁸⁴Ge	32	52	83,93747(32)#	0,947(11) s	β⁻ (89,2 %)	⁸⁴As	0+
⁸⁴Ge	32	52	83,93747(32)#	0,947(11) s	β⁻, n (10,8 %)	⁸³As	0+
⁸⁵Ge	32	53	84,94303(43)#	535(47) ms	β⁻ (86 %)	⁸⁵As	5/2+#
⁸⁵Ge	32	53	84,94303(43)#	535(47) ms	β⁻, n (14 %)	⁸⁴As	5/2+#
⁸⁶Ge	32	54	85,94649(54)#	>150 ns	β⁻, n	⁸⁵As	0+
⁸⁶Ge	32	54	85,94649(54)#	>150 ns	β⁻	⁸⁶As	0+
⁸⁷Ge	32	55	86,95251(54)#	0,14# s			5/2+#
⁸⁸Ge	32	56	87,95691(75)#	>=300 ns			0+
⁸⁹Ge	32	57	88,96383(97)#	>150 ns			3/2+#

↑Abréviations :
CE :capture électronique ;
TI :transition isomérique.
↑Isotopes stables en gras, gras et italique ceux stables à notre échelle de temps.
↑Utilisé pour générer⁶⁸Ga.
↑Radionucléide primordial.

Remarques

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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^[5].
Les moments angulaires ou les sous-particules de3^e ordre sont omises car spin(2)=0,45,45
Les masses des isotopes sont celles données par la Commission sur les symboles, les unités, la nomenclature, les masses atomiques et les constantes fondamentales (SUNAMCO) de l'IUPAP.
Les abondances isotopiques sont celles données par laCommission des Abondances isotopiques et des Poids atomiques (en) de l'IUPAC.

Notes et références

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↑A. M. Bakalyarov, A. Ya. Balysh, S. T. Belyaev, V. I. Lebedev, S. V. Zhukov, « Results of the experiment on investigation of Germanium-76 double beta decay »,Phys.Part.Nucl.Lett. ; Pisma Fiz.Elem.Chast.Atom.Yadra 1-8,vol. 2,n^o 2,‎2003,p. 77–81(Bibcode 2003hep.ex....9016B,arXiv hep-ex/0309016)
↑^{ab etc}G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties »,Nuclear Physics A,vol. 729,‎2003,p. 3–128(DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001,Bibcode 2003NuPhA.729....3A,lire en ligne[archive du23 septembre 2008])
↑Via deux séries de réaction :
⁴He +⁷²Ge →⁷⁵Se +¹n,⁷⁵Se se désintègre parcapture électronique en⁷⁵As avec une demi-vie de 120 jours
⁷⁶Ge +¹n →⁷⁷Ge, qui subit ensuite une désintégration bêta en⁷⁷As avec une demi-vie de 11,3 heures ; ce dernier subit lui aussi une désintégration bêta en⁷⁷Se, avec une demi-vie de 39 heures
↑(en)Universal Nuclide Chart
↑(en) « 2.5.7. Standard and expanded uncertainties »,Engineering Statistics Handbook(consulté le16 septembre 2010)