Isotopes du zirconium

Le zirconium (Zr) possède 33 isotopes connus, de nombre de masse variant de 78 à 110 et 5 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, quatre sont stables, ⁹⁰Zr, ⁹¹Zr, ⁹²Zr et ⁹⁴Zr, et sont présents dans la nature dans un ratio 51/11/17/17 avec un radioisotope naturel, nucléide primordial, ⁹⁶Zr qui se désintègre par double désintégration β avec une demi-vie observée de 2,0 × 10¹⁹ années^[1]. ⁹⁴Zr est aussi suspecté d'être faiblement radioactif, se désintégrant possiblement par double désintégration β en molybdène 94, avec une demi-vie supérieure à 1,1 × 10¹⁷ années, mais cette désintégration n'a pour l'instant jamais été observée.

La masse atomique standard attribuée au zirconium est de 91,224 ± 0,002 u.

Parmi les 28 autres isotopes du zirconium, le plus stable est ⁹³Zr, avec une demi-vie de 1,53 million d'années. Les suivants ont des demi-vies plus modestes, ⁹⁵Zr (64,02 jours), ⁸⁸Zr (63,4 jours) et ⁸⁹Zr (78,41 heures), tous les autres ayant des demi-vies inférieures à un jour.

Les isotopes les plus légers se désintègrent principalement par émission de positron (β⁺), à l'exception de ⁸⁸Zr qui se désintègre principalement par capture électronique, tous en isotopes de l'yttrium. Les radioisotopes les plus lourds (à commencer par ⁹³Zr) se désintègrent eux principalement par désintégration β⁻ en isotopes du niobium, à l'exception de ⁹⁶Zr mentionné plus haut.

Le zirconium est l'élément le plus lourd pouvant être formé par fusion symétrique, à partir de ⁴⁵Sc ou de ⁴⁶Ca, produisant (via ⁹⁰Mo et deux désintégrations β) ⁹⁰Zr et ⁹²Zr, respectivement. Tous les éléments plus lourds sont formés par fusion asymétrique ou durant l'effondrement de supernovas. Comme la plupart de ces processus sont consommateurs d'énergie, la plupart des nucléides des éléments plus lourds que le zirconium sont théoriquement instables, par fission spontanée, mais dans la plupart des cas la demi-vie est trop longue pour pouvoir être observée.