Isotopes du potassium

Le potassium (K, numéro atomique 19) possède 24 isotopes connus de nombre de masse variant entre 32 et 55, ainsi que quatre isomères nucléaires. Le potassium est présent dans la nature sous la forme de trois isotopes : ³⁹K (majoritaire) et ⁴¹K, tous deux stables, et un radioisotope à longue durée de vie (demi-vie de 1,248 milliard d'années), ⁴⁰K. Sa masse atomique standard est de 39,0983(1) u. Les autres radioisotopes du potassium ont tous une demi-vie inférieure à une journée, et pour la plupart d'entre eux inférieure à une minute.

Les isotopes les plus légers (³²K, ³³K et ³⁴K) se désintègrent par émission de proton en isotopes de l'argon, ceux un peu plus lourds, mais plus légers que les isotopes stables et ⁴⁰K se désintègrent principalement par désintégration β⁺, toujours en isotopes de l'argon, et les radioisotopes les plus lourds, ⁴⁰K inclus, principalement par désintégration β⁻ en isotopes du calcium.

Isotopes notables

Potassium naturel

Le potassium naturel est constitué des deux isotopes stables ³⁹K et ⁴¹K, et du radioisotope primordial ⁴⁰K.

Isotope	Abondance (pourcentage molaire)
39K	93,2581 (44) %
40K	0,0117 (1) %
41K	6,7302 (44) %

Potassium 40

Le potassium 40 (⁴⁰K) possède un noyau constitué de 19 protons et de 21 neutrons. Radioisotope primordial, malgré sa faible occurrence comme isotope du potassium, il est présent en relativement grande quantité dans la nature et est même la principale source de radioactivité chez les êtres vivants en bonne santé, plus grande par exemple que le carbone 14. Dans un corps humain de 70 kg, environ 4 400 noyaux de ⁴⁰K se désintègrent par seconde^[1].

Le potassium 40 se désintègre principalement (88,8 %) par désintégration β⁻ en ⁴⁰Ca, stable. Il se désintègre aussi de façon minoritaire (11,2 %) par capture électronique et en proportion quasiment négligeable par désintégration β⁺ (ce qui fait de lui dans ce cas rare le nucléide émetteur de positon à la plus longue demi-vie) en ⁴⁰Ar, stable également. Sa demi-vie est de 1,248 Ga.

La désintégration de ⁴⁰K en ⁴⁰Ar est utilisée dans la datation des roches selon une méthode appelée datation potassium-argon. Cette méthode repose sur l'hypothèse que les roches ne contenaient pas d'argon lors de leur formation, et que par conséquent l'argon actuellement présent a été formé par la désintégration du potassium 40. Ces minéraux sont donc datés par la mesure de la quantité de potassium et de l'argon radiogénique accumulé.

Table des isotopes

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	Masse isotopique (u)	Demi-vie	Mode(s) de désintégration[2],[n 1]	Isotope(s) fils[n 2]	Spin nucléaire
	Énergie d'excitation
32K	19	13	32,02192(54)#		p	31Ar	1+#
32mK	950(100)# keV			?			4+#
33K	19	14	33,00726(21)#	<25 ns	p	32Ar	(3/2+)#
34K	19	15	33,99841(32)#	<40 ns	p	33Ar	1+#
35K	19	16	34,988010(21)	178(8) ms	β+ (99,63 %)	35Ar	3/2+
					β+, p (0,37 %)	34Cl
36K	19	17	35,981292(8)	342(2) ms	β+ (99,94 %)	36Ar	2+
					β+, p (0,048 %)	35Cl
					β+, α (0,012 %)	32S
37K	19	18	36,97337589(10)	1,226(7) s	β+	37Ar	3/2+
38K	19	19	37,9690812(5)	7,636(18) min	β+	38Ar	3+
38m1K	130,50(28) keV			924,2(3) ms			0+
38m2K	3458,0(2) keV			21,98(11) µs			(7+),(5+)
39K	19	20	38,96370668(20)	Stable			3/2+
40K[n 3],[n 4]	19	21	39,96399848(21)	1,248(3)×109 a	β− (88,8 %)	40Ca	4-
					CE (11,2 %)	40Ar
					β+ (0,001 %)	40Ar
40mK	1643,639(11) keV			336(12) ns			0+
41K	19	22	40,96182576(21)	Stable			3/2+
42K	19	23	41,96240281(24)	12,360(12) h	β−	42Ca	2-
43K	19	24	42,960716(10)	22,3(1) h	β−	43Ca	3/2+
44K	19	25	43,96156(4)	22,13(19) min	β−	44Ca	2-
45K	19	26	44,960699(11)	17,3(6) min	β−	45Ca	3/2+
46K	19	27	45,961977(17)	105(10) s	β−	46Ca	2(-)
47K	19	28	46,961678(9)	17,50(24) s	β−	47Ca	1/2+
48K	19	29	47,965514(26)	6,8(2) s	β− (98,86 %)	48Ca	(2-)
					β−, n (1,14 %)	47Ca
49K	19	30	48,96745(8)	1,26(5) s	β−, n (86 %)	48Ca	(3/2+)
					β− (14 %)	49Ca
50K	19	31	49,97278(30)	472(4) ms	β− (71 %)	50Ca	(0-,1,2-)
					β−, n (29 %)	49Ca
51K	19	32	50,97638(54)#	365(5) ms	β− (53 %)	51Ca	3/2+#
					β−, n (47 %)	50Ca
52K	19	33	51,98261(75)#	105(5) ms	β−, n (64 %)	51Ca	(2-)#
					β−, 2n (21 %)	50Ca
					β− (15 %)	52Ca
53K	19	34	52,98712(75)#	30(5) ms	β−, n (67 %)	52Ca	(3/2+)#
					β−, 2n (17 %)	51Ca
					β− (16 %)	53Ca
54K	19	35	53,99420(97)#	10(5) ms	β− (>99,9 %)	54Ca	2-#
					β−, n (<,1 %)	53Ca
55K	19	36	54,99971(107)#	3# ms	β−	55Ca	3/2+#
					β−, n	54Ca

1. Abréviation :
   CE : capture électronique.
2. Isotopes stables en gras.
3. Utilisé en datation au potassium-argon.
4. radionucléide primordial.

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 des incertitudes élargies.