Isotopes de l'actinium

L'actinium (Ac, numéro atomique 89) comme tous les éléments de numéro atomique supérieur à celui du plomb, ne possède aucun isotope stable et aucune masse atomique standard ne peut donc lui être attribuée. Il possède 31 isotopes connus, de ²⁰⁶Ac à ²³⁶Ac, et six isomères. Deux isotopes sont présents dans la nature, ²²⁷Ac et ²²⁸Ac, tous deux produits de désintégration intermédiaires de, respectivement, ²³⁵U et ²³²Th. ²²⁸Ac est extrêmement rare et presque tout l'actinium naturel est présent sous la forme d'²²⁷Ac.

Les isotopes les plus stables sont ²²⁷Ac avec une demi-vie de 21,772 ans, ²²⁵Ac avec une demi-vie de 10,0 jours et ²²⁶Ac avec une demi-vie de 29,37 heures. Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à 10 heures et la plupart inférieure à une minute. L'isotope à la durée de vie la plus courte est ²¹⁷Ac avec une demi-vie de 69 nanosecondes.

L'actinium 227 purifié est à l'équilibre avec ses produits de désintégration (²²⁷Th et ²²³Fr) après 185 jours^[1].

Isotopes notables

Actinium 225

L'actinium 225 est un émetteur alpha considéré pour des applications en alpha-immunothérapie. Pour cet usage, sa demi-vie de 10 jours est un peu longue, et il présente l'inconvénient d'être difficile à associer à un anticorps, mais il a l'avantage de libérer quatre particules alpha au cours de sa chaîne de désintégration.

${\displaystyle \mathrm {{}_{\ 89}^{225}Ac{\xrightarrow[{9,95\ j}]{\alpha }}{}_{\ 87}^{221}Fr{\xrightarrow[{4,83\ min}]{\alpha }}{}_{\ 85}^{217}At{\xrightarrow[{32,3\ ms}]{\alpha }}{}_{\ 83}^{213}Bi{\xrightarrow[{45,58\ min}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 84}^{213}Po{\xrightarrow[{4,2\ {\mu }s}]{\alpha }}{}_{\ 82}^{209}Pb{\xrightarrow[{3,25\ h}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 83}^{209}Bi_{(quasistable)}} }$

Actinium 227

L'actinium 227 est historiquement associé à l'uranium, il fait partie de la chaîne de désintégration de l'uranium 235.

${\displaystyle \mathrm {{}_{\ 92}^{235}U{\xrightarrow[{7,038\times 10^{8}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 90}^{231}Th{\xrightarrow[{25,52\ h}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 91}^{231}Pa{\xrightarrow[{3,276\times 10^{4}\ a}]{\alpha }}{}_{\ 89}^{227}Ac} }$

C'est l'isotope à plus longue demi-vie (21,77 ans) et il représente la quasi-totalité de l'actinium présent naturellement sur Terre.

Actinium 228

L'actinium 228, d'une demi-vie de 6,13 h, est historiquement associé au thorium, il fait partie de la chaîne de désintégration de l'isotope majoritaire ²³²Th. De là son ancienne appellation, « mésothorium 2 ».

${\displaystyle \mathrm {{}_{\ 90}^{232}Th{\xrightarrow[{1,41\times 10^{10}\ ans}]{\alpha }}{}_{\ 88}^{228}Ra{\xrightarrow[{5,75\ ans}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 89}^{228}Ac} }$

Il joue un rôle dans la mesure du radium 228 : si on attend quatre jours que s'établisse l'équilibre ²²⁸Ra/²²⁸Ac, on peut doser le radium en établissant le spectre gamma de l'actinium, qui est plus facilement détectable par cette méthode que son isotope parent (le spectre gamma du radium 228 ne présente que des raies d'intensité inférieure à 2 % et de faible énergie, moins de 30 keV, alors que le spectre gamma de l'actinium présente trois raies facilement détectables à plus de 10 % d'intensité et d'énergie supérieure à 300 keV)^[2].

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	masse isotopique	Demi-vie	Mode(s) de désintégration[3],[n 1]	Isotope(s)-fils[n 2]	Spin nucléaire
	Énergie d'excitation
206Ac	89	117	206,01450(8)	25(7) ms			(3+)
206m1Ac	80(50) keV			15(6) ms
206m2Ac	290(110)# keV			41(16) ms			(10-)
207Ac	89	118	207,01195(6)	31(8) ms [27(+11-6) ms]	α	203Fr	9/2-#
208Ac	89	119	208,01155(6)	97(16) ms [95(+24-16) ms]	α (99 %)	204Fr	(3+)
					β+ (1 %)	208Ra
208mAc	506(26) keV			28(7) ms [25(+9-5) ms]	α (89 %)	204Fr	(10-)
					TI (10 %)	208Ac
					β+ (1 %)	208Ra
209Ac	89	120	209,00949(5)	92(11) ms	α (99 %)	205Fr	(9/2-)
					β+ (1 %)	209Ra
210Ac	89	121	210,00944(6)	350(40) ms	α (96 %)	206Fr	7+#
					β+ (4 %)	210Ra
211Ac	89	122	211,00773(8)	213(25) ms	α (99,8 %)	207Fr	9/2-#
					β+ (0,2 %)	211Ra
212Ac	89	123	212,00781(7)	920(50) ms	α (97 %)	208Fr	6+#
					β+ (3 %)	212Ra
213Ac	89	124	213,00661(6)	731(17) ms	α	209Fr	(9/2-)#
					β+ (rare)	213Ra
214Ac	89	125	214,006902(24)	8,2(2) s	α (89 %)	210Fr	(5+)#
					β+ (11 %)	214Ra
215Ac	89	126	215,006454(23)	0,17(1) s	α (99,91 %)	211Fr	9/2-
					β+ (0,09 %)	215Ra
216Ac	89	127	216,008720(29)	0,440(16) ms	α	212Fr	(1-)
					β+ (7 × 10−5 %)	216Ra
216mAc	44(7) keV			443(7) µs			(9-)
217Ac	89	128	217,009347(14)	69(4) ns	α (98 %)	213Fr	9/2-
					β+ (2 %)	217Ra
217mAc	2012(20) keV			740(40) ns			(29/2)+
218Ac	89	129	218,01164(5)	1,08(9) µs	α	214Fr	(1-)#
218mAc	584(50)# keV			103(11) ns			(11+)
219Ac	89	130	219,01242(5)	11,8(15) µs	α	215Fr	9/2-
					β+ (10−6 %)	219Ra
220Ac	89	131	220,014763(16)	26,36(19) ms	α	216Fr	(3-)
					β+ (5 × 10−4 %)	220Ra
221Ac	89	132	221,01559(5)	52(2) ms	α	217Fr	9/2-#
222Ac	89	133	222,017844(6)	5,0(5) s	α (99 %)	218Fr	1-
					β+ (1 %)	222Ra
222mAc	200(150)# keV			1,05(7) min	α (88,6 %)	218Fr	high
					TI (10 %)	222Ac
					β+ (1,4 %)	222Ra
223Ac	89	134	223,019137(8)	2,10(5) min	α (99 %)	219Fr	(5/2-)
					CE (1 %)	223Ra
					DC (3,2 × 10−9 %)	209Bi 14C
224Ac	89	135	224,021723(4)	2,78(17) h	β+ (90,9 %)	224Ra	0-
					α (9,1 %)	220Fr
					β− (1,6 %)	224Th
225Ac[n 3]	89	136	225,023230(5)	10,0(1) j	α	221Fr	(3/2-)
					DC (6 × 10−10 %)	211Bi 14C
226Ac	89	137	226,026098(4)	29,37(12) h	β− (83 %)	226Th	(1)(-#)
					CE (17 %)	226Ra
					α (0,006 %)	222Fr
227Ac	89	138	227,0277521(26)	21,772(3) a	β− (98,61 %)	227Th	3/2-
					α (1,38 %)	223Fr
228Ac	89	139	228,0310211(27)	6,15(2) h	β−	228Th	3+
					α (5,5 × 10−6 %)	224Fr
229Ac	89	140	229,03302(4)	62,7(5) min	β−	229Th	(3/2+)
230Ac	89	141	230,03629(32)	122(3) s	β−	230Th	(1+)
231Ac	89	142	231,03856(11)	7,5(1) min	β−	231Th	(1/2+)
232Ac	89	143	232,04203(11)	119(5) s	β−	232Th	(1+)
233Ac	89	144	233,04455(32)#	145(10) s	β−	233Th	(1/2+)
234Ac	89	145	234,04842(43)#	44(7) s	β−	234Th
235Ac	89	146	235,05123(38)#	40# s	β−	235Th	1/2+#
236Ac	89	147	236,05530(54)#	2# min	β−	236Th

1. Abréviations :
   DC : désintégration par émission de cluster ;
   CE : capture électronique ;
   TI : transition isomérique.
2. Isotopes stables en gras.
3. Utilisé en médecine nucléaire.

Remarques

• 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 spécimens 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.