Les noyaux atomiques sont constitués de protons et de neutrons, qui s’attirent par la force nucléaire, tandis que les protons se repoussent par la force électrique en raison de leur charge positive. Ces deux forces s’affrontent, ce qui fait que certaines combinaisons de neutrons et de protons sont plus stables que d’autres. Les Neutrons stabilisent le noyau, car ils attirent les protons, ce qui aide à compenser la répulsion électrique entre les protons., En conséquence, à mesure que le nombre de protons augmente, un rapport croissant de neutrons sur protons est nécessaire pour former un noyau stable; si trop ou trop peu de neutrons sont présents en ce qui concerne le rapport optimal, le noyau devient instable et sujet à certains types de désintégration nucléaire. Les isotopes instables se désintègrent par diverses voies de désintégration radioactive, le plus souvent la désintégration alpha, la désintégration bêta ou la capture d’électrons. De nombreux types rares de désintégration, tels que la fission spontanée ou la désintégration en grappes, sont connus. (Voir désintégration Radioactive pour plus de détails.,)
Isotopique des demi-vies. La région isotopique plus sombre et plus stable s’écarte de la ligne des protons (Z) = neutrons (N), à mesure que le nombre D’éléments Z devient plus grand.
sur les 82 premiers éléments du tableau périodique, 80 ont des isotopes considérés comme stables. Le 83e élément, le bismuth, était traditionnellement considéré comme ayant l’isotope stable le plus lourd, le bismuth-209, mais en 2003, des chercheurs d’Orsay, en France, ont mesuré la demi-vie de 209
Bi
à 1,9×1019 ans., Le technétium et le prométhium (numéros atomiques 43 et 61, respectivement) et tous les éléments ayant un numéro atomique supérieur à 82 n’ont que des isotopes connus pour se décomposer par désintégration radioactive. Aucun élément non découvert ne devrait être stable; par conséquent, le plomb est considéré comme l’élément stable le plus lourd. Cependant, il est possible que certains isotopes maintenant considérés comme stables se désintègrent avec des demi-vies extrêmement longues (comme avec 209
Bi
). Cette liste illustre ce qui est convenu par le consensus de la communauté scientifique en 2019.,
Pour chacun des 80 éléments stables, le nombre des isotopes stables est donné. Seuls 90 isotopes devraient être parfaitement stables, et 162 autres sont énergétiquement instables, mais on n’a jamais observé de désintégration. Ainsi, 252 isotopes (nucléides) sont stables par définition (y compris le tantale-180m, pour lequel aucune désintégration n’a encore été observée). Ceux qui pourraient à l’avenir se révéler radioactifs devraient avoir des demi-vies supérieures à 1022 ans (par exemple, le xénon-134).
en avril 2019, il a été annoncé que la demi-vie du xénon-124 avait été mesurée à 1,8 × 1022 ans., Il s’agit de la demi-vie la plus longue mesurée directement pour un isotope instable; seule la demi-vie du tellure-128 est plus longue.
parmi les éléments chimiques, un seul élément (étain) a 10 de ces isotopes stables, cinq ont sept isotopes, huit ont six isotopes, dix ont cinq isotopes, neuf ont quatre isotopes, cinq ont trois isotopes stables, 16 ont deux isotopes stables et 26 ont un seul isotope stable.
en Outre, environ 30 nucléides des éléments naturels isotopes instables avec une demi-vie plus grande que l’âge du Système Solaire (~109 ans ou plus)., Quatre nucléides supplémentaires ont des demi-vies supérieures à 100 millions d’années, ce qui est beaucoup moins que l’âge du système solaire, mais assez longtemps pour que certains d’entre eux aient survécu. Ces 34 nucléides radioactifs naturels comprennent les nucléides primordiaux radioactifs. Le nombre total de nucléides primordiaux est alors de 252 (les nucléides stables) plus les 34 nucléides primordiaux radioactifs, pour un total de 286 nucléides primordiaux. Ce nombre est sujet à changement si de nouveaux primordiaux de plus courte durée de vie sont identifiés sur Terre.,
l’un des nucléides primordiaux est le tantale-180m, qui devrait avoir une demi-vie supérieure à 1015 ans, mais n’a jamais été observé pour se désintégrer. La demi-vie encore plus longue de 2,2 × 1024 ans de tellure-128 a été mesurée par une méthode unique de détection de sa fille radiogénique xenon-128 et est la plus longue demi-vie expérimentalement mesurée connue. Un autre exemple notable est le seul isotope naturel du bismuth, le bismuth-209, qui a été prédit pour être instable avec une demi-vie très longue, mais a été observé pour se désintégrer., En raison de leur longue demi-vie, ces isotopes se trouvent encore sur Terre en diverses quantités, et avec les isotopes stables, ils sont appelés isotopes primordiaux. Tous les isotopes primordiaux sont donnés dans l’ordre de leur abondance Décroissante sur Terre.. Pour une liste des nucléides primordiaux par ordre de demi-vie, Voir liste des nucléides.
118 éléments chimiques sont connus pour exister. Tous les éléments de l’élément 94 se trouvent dans la nature, et le reste des éléments découverts sont produits artificiellement, avec des isotopes tous connus pour être hautement radioactifs avec des demi-vies relativement courtes (voir ci-dessous)., Les éléments de cette liste sont classés en fonction de la durée de vie de leur isotope le plus stable. Parmi ceux-ci, trois éléments (bismuth, thorium et uranium) sont primordiaux car ils ont des demi-vies assez longues pour être encore trouvés sur Terre, tandis que tous les autres sont produits soit par désintégration radioactive, soit synthétisés dans des laboratoires et des réacteurs nucléaires. Seulement 13 des 38 éléments connus mais instables ont des isotopes avec une demi-vie d’au moins 100 ans., Chaque isotope connu des 25 éléments restants est hautement radioactif; ceux-ci sont utilisés dans la recherche universitaire et parfois dans l’industrie et la médecine. Certains des éléments plus lourds du tableau périodique peuvent se révéler avoir des isotopes encore non découverts avec des durées de vie plus longues que celles énumérées ici.
environ 338 nucléides se trouvent naturellement sur Terre. Ceux-ci comprennent 252 isotopes stables, et avec l’ajout des 34 radioisotopes à longue durée de vie avec des demi-vies de plus de 100 millions d’années, un total de 286 nucléides primordiaux, comme indiqué ci-dessus., Les nucléides trouvés naturellement comprennent non seulement les 286 primordiaux, mais comprennent également environ 52 autres isotopes de courte durée (définis par une demi-vie inférieure à 100 millions d & apos; années, trop courte pour avoir survécu à la formation de la Terre) qui sont des filles d & apos; isotopes primordiaux (tels que le radium de l & apos; uranium); ou bien sont fabriqués par des processus naturels énergétiques, tels que le carbone 14 fabriqué à partir d & apos; azote atmosphérique par bombardement des rayons cosmiques.