Isotopes du sodium

Disque contenant une petite quantité de sodium-22 (demi-vie de 2.6 années) avec une activité de 1 microcurie.

Le sodium (Na) possède 23 isotopes connus allant de 18Na à 37Na ainsi que le 39Na découvert en 2022 et deux isomères nucléaires (22mNa et 24mNa). 23Na est le seul isotope stable, faisant du sodium un élément monoisotopique. Sa masse atomique standard est de 22,98976928(2) u. Le sodium possède deux isotopes radioactifs cosmogéniques, 22Na, avec une demi-vie de 2,605 ans et 24Na, avec une demi-vie d'environ 15 heures. À l’exception de ces deux isotopes, tous les radioisotopes du sodium ont une durée de vie inférieure à une minute, voire pour la majorité d'entre eux inférieure à une seconde. Le sodium 23 représente la quasi-totalité du sodium présent dans la nature, le sodium est aussi considéré comme un élément mononucléidique.

Isotopes notables

Sodium 22

Le 22Na est un isotope émetteur de positron avec une demi-vie remarquablement longue, de plus de 2 ans et demi. Il est utilisé pour créer des test-objets et des sources ponctuelles dans le cadre de la tomographie par émission de positons.

Sodium 23

Le sodium-23 est le seul isotope stable du sodium et en raison de son abondance, il a été utilisé pour la résonance magnétique nucléaire dans divers domaines de recherche, notamment en science des matériaux et dans la recherche sur les batteries[1] Sa relaxation a des applications dans l'étude des interactions cation-biomolécule, du sodium intracellulaire et extracellulaire, du transport d'ions dans les batteries, et du traitement de l'information quantique[2].

Sodium 24

Une exposition aigüe à une radiation de neutrons (par exemple après un accident de criticité) peut convertir le 23Na dans le sang en 24Na. En mesurant la concentration de cet isotope, on peut déterminer la quantité de radiations à laquelle la victime a été exposée.

Dans les réacteurs nucléaires utilisant comme caloporteur du sodium liquide ou l'alliage sodium-potassium, le sodium 24 est produit à partir du sodium 23, qui rend le caloporteur radioactif. Mais puisque sa demi-vie est courte, le sodium 24 aura presque complètement disparu en seulement quelques jours après que le caloporteur aura été isolé du réacteur. C'est en partie à cause de cette propriété que le sodium a été choisi comme caloporteur dans certains types de réacteurs nucléaires, comme le fut celui de la centrale de Superphénix.

Sodium 39

Découvert en 2022, les caractéristiques du sodium 39 ne sont pas encore connues[3]. Son existence permet cependant d'améliorer la compréhension que les physiciens nucléaires ont des modèles de limite de stabilité[3].

Table des isotopes

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
Énergie d'excitation
18Na 11 7 18,02597(5) 1,3(4)×10−21 s p (>99,9 %) 17Ne (1-)#
β+ (<0,1 %) 18Ne
19Na 11 8 19,013877(13) <40 ns p 18Ne (5/2+)#
20Na 11 9 20,007351(7) 447,9(23) ms β+ (75 %) 20Ne 2+
β+, α (25 %) 16O
21Na 11 10 20,9976552(8) 22,49(4) s β+ 21Ne 3/2+
22Na[n 3] 11 11 21,9944364(4) 2,6027(10) a β+ 22Ne 3+
22mNa 583,03(9) keV 244(6) ns 1+
23Na 11 12 22,9897692809(29) Stable 3/2+
24Na[n 3] 11 13 23,99096278(8) 14,9590(12) h β− 24Mg 4+
24mNa 472,207(9) keV 20,20(7) ms TI (99,95 %) 24Na 1+
β− (0,05 %) 24Mg
25Na 11 14 24,9899540(13) 59,1(6) s β− 25Mg 5/2+
26Na 11 15 25,992633(6) 1,077(5) s β− 26Mg 3+
27Na 11 16 26,994077(4) 301(6) ms β− (99,87 %) 27Mg 5/2+
β−, n (0,13 %) 26Mg
28Na 11 17 27,998938(14) 30,5(4) ms β− (99,421 %) 28Mg 1+
β−, n (0,579 %) 27Mg
29Na 11 18 29,002861(14) 44,9(12) ms β− (74,09 %) 29Mg 3/2(+#)
β−, n (25,91 %) 28Mg
30Na 11 19 30,008976(27) 48,4(17) ms β− (68,83 %) 30Mg 2+
β−, n (30,0 %) 29Mg
β−, 2n (1,17 %) 28Mg
β−, α 26Ne
31Na 11 20 31,01359(23) 17,0(4) ms β− (62,05 %) 31Mg (3/2+)
β−, n 30Mg
β−, 2n 29Mg
β−, 3n 28Mg
32Na 11 21 32,02047(38) 12,9(7) ms β− 32Mg (3-,4-)
β−, n 31Mg
β−, 2n 30Mg
33Na 11 22 33,02672(94) 8,2(2) ms β−, n (52,0 %) 32Mg 3/2+#
β− (36,0 %) 33Mg
β−, 2n (12,0 %) 31Mg
34Na 11 23 34,03517(96)# 5,5(10) ms β−, 2n (50,0 %) 32Mg 1+
β− (35,0 %) 34Mg
β−, n (15,0 %) 33Mg
35Na 11 24 35,04249(102)# 1,5(5) ms β− (> 99,9 %) 35Mg 3/2+#
β−, n (< 0,1 %) 34Mg
36Na 11 25 36,05148(102)# <260 ns
37Na 11 26 37,05934(103)# 1# ms [>1,5 µs] 3/2+#
39Na 11 28
  1. ↑ Abréviation :
    TI : transition isomérique.
  2. ↑ Isotopes stables en gras.
  3. ↑ a et b Isotopes cosmogéniques.

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 incertitudes élargies.

Notes et références

  1. ↑ (en) Kazuma Gotoh, « 23Na Solid-State NMR Analyses for Na-Ion Batteries and Materials », Batteries & Supercaps, vol. 4, no 8,‎ , p. 1267–127 (DOI 10.1002/batt.202000295, S2CID 233827472, lire en ligne, consulté le )
  2. ↑ (en) Yifan Song, Yu Yin, Qinlong Chen, Alessandro Marchetti et Xueqian Kong, « 23Na relaxometry: An overview of theory and applications », Magnetic Resonance Letters, vol. 3, no 2,‎ , p. 150–174 (DOI 10.1016/j.mrl.2023.04.001 Accès libre)
  3. ↑ a et b (en) Yorick Blumenfeld, « Probing the Limits of Nuclear Existence », sur aps.com, .
  4. ↑ (en) Universal Nuclide Chart



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

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