Isotopes du radium

Le radium (Ra) ne possède aucun isotope stable, et donc aucune masse atomique standard ne peut lui être attribuée. L'isotope à la durée de vie la plus longue, et le plus commun, est le radium 226 (²²⁶Ra) qui a une demi-vie de 1600 ans.

Isotopes notables modifier

Radium 223 modifier

Article détaillé : Radium 223.

Le radium 223 est un émetteur alpha avec une demi-vie de 11 jours. Il était historiquement désigné sous le nom d'actinium X, puisqu'il est l'isotope-fils de l'actinium 227 dans la chaîne de désintégration de l'uranium 235.

Il est commercialisé sous le nom de marque Xofigo et sous la forme de chlorure de radium pour une application médicale contre les métastases osseuses du cancer de la prostate. Il se fixe sur les os en raison de son analogie chimique avec le calcium.

Radium 224 modifier

Le radium 224 est, avec le radium 228, traditionnellement associé au thorium, car il fait partie de la chaîne de désintégration du ²³²Th. Il était historiquement désigné sous le nom de thorium X, car il est le descendant direct du ²²⁸Th. Avec le radium 225, il est considéré comme un candidat potentiel pour des applications en médecine nucléaire en raison de sa demi-vie courte (3,62 jours) et des quatre émetteurs alpha présents dans sa chaîne de désintégration.

$\mathrm {{}_{\ 88}^{224}Ra{\xrightarrow[{3,62\ jours}]{\alpha }}{}_{\ 86}^{220}Rn{\xrightarrow[{55,6\ s}]{\alpha }}{}_{\ 84}^{216}Po{\xrightarrow[{146\ ms}]{\alpha }}{}_{\ 82}^{212}Pb{\xrightarrow[{10,64\ h}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 83}^{212}Bi{\begin{Bmatrix}{{\xrightarrow[{60,55\ min}]{64,07\%\beta ^{-}\ }}{}_{\ 84}^{212}Po{\xrightarrow[{299\ ns}]{\alpha }}}\\{{\xrightarrow[{60,55\ min}]{35,93\%\alpha }}{}_{\ 81}^{208}Tl{\xrightarrow[{3,05\ min}]{\beta ^{-}\ }}}\end{Bmatrix}}{}_{\ 82}^{208}Pb_{(stable)}}$

Radium 225 modifier

Le radium 225 a une demi-vie de 15 jours, il est le précurseur de l'actinium 225, qui se désintègre au cours d'une chaîne en émettant au total quatre particules alpha^[1], ce qui en fait un candidat intéressant pour des applications en alpha-immunothérapie. Le radium lui-même est difficile à complexer, le manque de ligand convenable limite ses applications. Pour pallier cette difficulté, des moyens alternatifs de lier le radium sont étudiés^[2].

Radium 226 modifier

Le radium 226 est l'isotope le plus commun du radium, il représente plus de 99 % du radium naturellement présent sur Terre, les autres isotopes n'étant présents qu'à l'état de trace. La teneur moyenne du sol en radium 226 est de l'ordre de 0,7 ng/kg (0,7 ppt). Le radium 226 est présent sur Terre comme produit de désintégration faisant partie de la chaîne de désintégration de l'uranium 238 (souvent appelée série du radium)^[3].

D'une demi-vie de 1600 ans^[4], il est très fortement radioactif, présentant une activité spécifique de 36,6 GBq g⁻¹. Cette activité est pratiquement celle de l'ancienne unité du curie, conventionnellement égale à 37 GBq.

Il se désintègre par radioactivité alpha, d'une énergie de 4 784 keV (94 %) ou 4 602 keV (6 %), et en émettant un rayonnement γ de 186,211 keV (Intensité 3,555 %)^[5]. Son rayonnement γ (direct, ou via ses descendants) contribue faiblement à l’exposition d’origine tellurique à laquelle les individus sont soumis de façon naturelle^[6].

$\mathrm {{}_{\ 88}^{226}Ra{\xrightarrow[{1600\ a}]{\alpha }}{}_{\ 86}^{222}Rn{\xrightarrow[{3,8235\ j}]{\alpha }}{}_{\ 84}^{218}Po{\xrightarrow[{3,05\ min}]{\alpha }}{}_{\ 82}^{214}Pb{\xrightarrow[{26,8\ min}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 83}^{214}Bi{\xrightarrow[{19,9\ min}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 84}^{214}Po{\xrightarrow[{16,37\ ms}]{\alpha }}{}_{\ 82}^{210}Pb{\xrightarrow[{22,26\ a}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 83}^{210}Bi{\xrightarrow[{5,013\ j}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 84}^{210}Po{\xrightarrow[{138,38\ j}]{\alpha }}{}_{\ 82}^{206}Pb}$

L'énergie de désintégration du radium pur dégage une puissance spécifique de 28 W/kg, qui monte jusqu'à 160 W/kg quand s'y ajoute après quelques jours celle de ses descendants à courte vie qui atteignent rapidement l'équilibre séculaire.

Radium 228 modifier

Le radium 228 est naturellement présent dans le sol en faibles quantités (de l'ordre de 5 ppq) comme descendant du thorium 232. Il est en équilibre dans cette chaîne avec l'actinium 228, plus facilement détectable par spectrométrie gamma. En raison de sa présence dans cette chaîne de désintégration, il était historiquement appelé mésothorium I lors de sa découverte en 1907 par Otto Hahn.

$\mathrm {{}_{\ 90}^{232}Th{\xrightarrow[{1,41\times 10^{10}\ ans}]{\alpha }}{}_{\ 88}^{228}Ra{\xrightarrow[{5,75\ ans}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 89}^{228}Ac{\xrightarrow[{6,13\ h}]{\beta ^{-}\ }}{}_{\ 90}^{228}Th{\xrightarrow[{1,91\ ans}]{\alpha }}{}_{\ 88}^{224}Ra}$

Symbole de l'isotope	Z (p)	N (n)	masse isotopique	Demi-vie	Mode(s) de désintégration^[7]^,^{[n 1]}	Isotope(s) fils^{[n 2]}	Spin nucléaire
Symbole de l'isotope	Énergie d'excitation			Demi-vie	Mode(s) de désintégration^[7]^,^{[n 1]}	Isotope(s) fils^{[n 2]}	Spin nucléaire
²⁰²Ra	88	114	202.00989(7)	2,6(21) ms [0.7(+33-3) ms]			0+
²⁰³Ra	88	115	203,00927(9)	4(3) ms	α	¹⁹⁹Rn	(3/2-)
²⁰³Ra	88	115	203,00927(9)	4(3) ms	β⁺ (rare)	²⁰³Fr	(3/2-)
^203mRa	220(90) keV			41(17) ms	α	¹⁹⁹Rn	(13/2+)
^203mRa	220(90) keV			41(17) ms	β⁺ (rare)	²⁰³Fr	(13/2+)
²⁰⁴Ra	88	116	204,006500(17)	60(11) ms [59(+12-9) ms]	α (99,7 %)	²⁰⁰Rn	0+
²⁰⁴Ra	88	116	204,006500(17)	60(11) ms [59(+12-9) ms]	β⁺ (0,3 %)	²⁰⁴Fr	0+
²⁰⁵Ra	88	117	205,00627(9)	220(40) ms [210(+60-40) ms]	α	²⁰¹Rn	(3/2-)
²⁰⁵Ra	88	117	205,00627(9)	220(40) ms [210(+60-40) ms]	β⁺ (rare)	²⁰⁵Fr	(3/2-)
^205mRa	310(110)# keV			180(50) ms [170(+60-40) ms]	α	²⁰¹Rn	(13/2+)
^205mRa	310(110)# keV			180(50) ms [170(+60-40) ms]	TI (rare)	²⁰⁵Ra	(13/2+)
²⁰⁶Ra	88	118	206,003827(19)	0,24(2) s	α	²⁰²Rn	0+
²⁰⁷Ra	88	119	207,00380(6)	1,3(2) s	α (90 %)	²⁰³Rn	(5/2-,3/2-)
²⁰⁷Ra	88	119	207,00380(6)	1,3(2) s	β⁺ (10 %)	²⁰⁷Fr	(5/2-,3/2-)
^207mRa	560(50) keV			57(8) ms	TI (85 %)	²⁰⁷Ra	(13/2+)
					α (15 %)	²⁰³Rn
					β⁺ (0,55 %)	²⁰⁷Fr
²⁰⁸Ra	88	120	208,001840(17)	1,3(2) s	α (95 %)	²⁰⁴Rn	0+
²⁰⁸Ra	88	120	208,001840(17)	1,3(2) s	β⁺ (5 %)	²⁰⁸Fr	0+
^208mRa	1800(200) keV			270 ns			(8+)
²⁰⁹Ra	88	121	209,00199(5)	4,6(2) s	α (90 %)	²⁰⁵Rn	5/2-
²⁰⁹Ra	88	121	209,00199(5)	4,6(2) s	β⁺ (10 %)	²⁰⁹Fr	5/2-
²¹⁰Ra	88	122	210,000495(16)	3,7(2) s	α (96 %)	²⁰⁶Rn	0+
²¹⁰Ra	88	122	210,000495(16)	3,7(2) s	β⁺ (4 %)	²¹⁰Fr	0+
^210mRa	1800(200) keV			2,24 µs			(8+)
²¹¹Ra	88	123	211,000898(28)	13(2) s	α (97 %)	²⁰⁷Rn	5/2(-)
²¹¹Ra	88	123	211,000898(28)	13(2) s	β⁺ (3 %)	²¹¹Fr	5/2(-)
²¹²Ra	88	124	211,999794(12)	13,0(2) s	α (85 %)	²⁰⁸Rn	0+
²¹²Ra	88	124	211,999794(12)	13,0(2) s	β⁺ (15 %)	²¹²Fr	0+
^212m1Ra	1958,4(5) keV			10,9(4) µs			(8)+
^212m2Ra	2613,4(5) keV			0,85(13) µs			(11)-
²¹³Ra	88	125	213,000384(22)	2,74(6) min	α (80 %)	²⁰⁹Rn	1/2-
²¹³Ra	88	125	213,000384(22)	2,74(6) min	β⁺ (20 %)	²¹³Fr	1/2-
^213mRa	1769(6) keV			2,1(1) ms	TI (99 %)	²¹³Ra	17/2-#
^213mRa	1769(6) keV			2,1(1) ms	α (1 %)	²⁰⁹Rn	17/2-#
²¹⁴Ra	88	126	214,000108(10)	2,46(3) s	α (99,94 %)	²¹⁰Rn	0+
²¹⁴Ra	88	126	214,000108(10)	2,46(3) s	β⁺ (0,06 %)	²¹⁴Fr	0+
²¹⁵Ra	88	127	215,002720(8)	1,55(7) ms	α	²¹¹Rn	(9/2+)#
^215m1Ra	1877,8(5) keV			7,1(2) µs			(25/2+)
^215m2Ra	2246,9(5) keV			1,39(7) µs			(29/2-)
^215m3Ra	3756,6(6)+X keV			0,555(10) µs			(43/2-)
²¹⁶Ra	88	128	216,003533(9)	182(10) ns	α	²¹²Rn	0+
²¹⁶Ra	88	128	216,003533(9)	182(10) ns	CE (1 × 10⁻⁸ %)	²¹⁶Fr	0+
²¹⁷Ra	88	129	217,006320(9)	1,63(17) µs	α	²¹³Rn	(9/2+)
²¹⁸Ra	88	130	218,007140(12)	25,2(3) µs	α	²¹⁴Rn	0+
²¹⁸Ra	88	130	218,007140(12)	25,2(3) µs	β⁺β⁺ (rare)	²¹⁸Rn	0+
²¹⁹Ra	88	131	219,010085(9)	10(3) ms	α	²¹⁵Rn	(7/2)+
²²⁰Ra	88	132	220,011028(10)	17,9(14) ms	α	²¹⁶Rn	0+
²²¹Ra	88	133	221,013917(5)	28(2) s	α	²¹⁷Rn	5/2+
²²¹Ra	88	133	221,013917(5)	28(2) s	DC (1,2 × 10⁻¹⁰ %)	²⁰⁷Pb ¹⁴C	5/2+
²²²Ra	88	134	222,015375(5)	38,0(5) s	α	²¹⁸Rn	0+
²²²Ra	88	134	222,015375(5)	38,0(5) s	DC (3 × 10⁻⁸ %)	²⁰⁸Pb ¹⁴C	0+
²²³Ra	88	135	223,0185022(27)	11,43(5) j	α	²¹⁹Rn	3/2+
²²³Ra	88	135	223,0185022(27)	11,43(5) j	DC (6,4 × 10⁻⁸ %)	²⁰⁹Pb ¹⁴C	3/2+
²²⁴Ra	88	136	224,0202118(24)	3,6319(23) j	α	²²⁰Rn	0+
²²⁴Ra	88	136	224,0202118(24)	3,6319(23) j	DC (4,3 × 10⁻⁹ %)	²¹⁰Pb ¹⁴C	0+
²²⁵Ra	88	137	225,023612(3)	14,9(2) j	β⁻	²²⁵Ac	1/2+
²²⁶Ra	88	138	226,0254098(25)	1600(7) ans	α	²²²Rn	0+
					β⁻β⁻ (rare)	²²⁶Th
					DC(2,6 × 10⁻⁹ %)	²¹²Pb ¹⁴C
²²⁷Ra	88	139	227,0291778(25)	42,2(5) min	β⁻	²²⁷Ac	3/2+
²²⁸Ra	88	140	228,0310703(26)	5,75(3) ans	β⁻	²²⁸Ac	0+
²²⁹Ra	88	141	229,034958(20)	4,0(2) min	β⁻	²²⁹Ac	5/2(+)
²³⁰Ra	88	142	230,037056(13)	93(2) min	β⁻	²³⁰Ac	0+
²³¹Ra	88	143	231,04122(32)#	103(3) s	β⁻	²³¹Ac	(5/2+)
^231mRa	66,21(9) keV			~53 µs			(1/2+)
²³²Ra	88	144	232,04364(30)#	250(50) s	β⁻	²³²Ac	0+
²³³Ra	88	145	233,04806(50)#	30(5) s	β⁻	²³³Ac	1/2+#
²³⁴Ra	88	146	234,05070(53)#	30(10) s	β⁻	²³⁴Ac	0+