Pourquoi le technétium, numéro atomique 43, est-il le seul élément radioactif dans une mer d'éléments non radioactifs sur le tableau périodique ?

Réponse publiée sur Quora

Technétium - explication de la stabilité — Wikipédia :

Le technétium et le prométhium sont des éléments chimiques légers inhabituels dans le sens où ils ne possèdent pas d’isotopes stables. L’explication de ce phénomène est quelque peu compliquée.

À partir du modèle de la goutte liquide décrivant les noyaux atomiques , on peut établir une formule semi-empirique (la formule de Weizsäcker ) pour estimer l’énergie de liaison nucléaire . Cette formule prédit l’existence d’une “vallée de la stabilité bêta ” dans laquelle un nucléide ne va pas subir de désintégration bêta . Les nucléides qui sont en haut de la paroi de la vallée vont se désintégrer pour « tomber » vers le centre de la vallée, en émettant un électron ou un positron , ou encore en capturant un électron.

Pour un nombre impair fixé de nucléons A, le graphe de l’énergie de liaison nucléaire en fonction du numéro atomique (nombre de protons ) a la forme d’une parabole orientée vers le haut, le nucléide le plus stable étant situé à la base de la parabole. Une seule émission bêta ou une simple capture d’électron transforme le nucléide de masse A en nucléide de masse A+1 ou A−1 si le produit a une plus faible énergie de liaison nucléaire et si la différence d’énergie est suffisante pour permettre la décroissance radioactive . Quand il existe une seule parabole , il ne peut y avoir qu’un seul isotope stable sur cette parabole : celui dont l’énergie de liaison nucléaire est la plus élevée.

Pour un nombre pair fixé de nucléons A, le graphe de l’énergie de liaison nucléaire en fonction du numéro atomique est irrégulier et se représente plutôt par deux paraboles pour les numéros atomiques pairs et impairs, car les isotopes ayant un nombre pair de protons et de neutrons sont plus stables que ceux ayant un nombre impair de nucléons .

Dans le cas à deux paraboles , lorsque le nombre de nucléons est pair, il arrive exceptionnellement qu’il existe un noyau stable ayant un nombre impair de neutrons et de protons — c’est le cas pour quatre noyaux légers :

2H, 6Li, 10B, 14N. Dans ce cas, il ne peut y avoir d’isotopes stables ayant un nombre pair de neutrons et de protons.

Pour le technétium, (Z = 43), la “vallée de la stabilité bêta” est centrée autour de 98 nucléons . Cependant pour chaque nombre de nucléons entre 95 et 102, il existe déjà un nucléide stable de molybdène (Z = 42) ou le ruthénium (Z = 44). Or le technétium ne peut avoir qu’un seul isotope stable, car il a un nombre impair de protons et ne peut donc avoir d’isotope stable qu’avec un nombre impair de neutrons, maximisant l’énergie de liaison nucléaire ; dans la mesure où il existe déjà des isotopes stables de molybdène ou de ruthénium ayant le même nombre de masse que chacun des isotopes « stables » possibles du technétium, ces derniers auront nécessairement tendance à se transformer en l’un de ces isotopes stables de molybdène ou de ruthénium en changeant un neutron en proton ou réciproquement, respectivement par émission bêta ou par émission de positron ou capture électronique

Merci d’avoir posé la question, je n’avais pas encore lu ce passage limpide de la Wikipedia.