Qu'est-ce qu'un isotope?

Qu'est-ce qu'un isotope?

Les isotopes sont des atomes du même élément qui ont un nombre égal de protons mais un nombre différent de neutrons. Leurs numéros atomiques sont les mêmes, mais leurs nombres de masse sont différents. Les nombres de masse sont toujours désignés par A, alors que Z fait référence aux nombres atomiques d'éléments. Le numéro atomique symbolise le nombre de protons dans le noyau d'un atome et sert à identifier la position de l'élément sur le tableau périodique. Le nombre de masse d'un atome est le nombre de neutrons dans son noyau. Les isotopes des éléments ont des propriétés physiques différentes en raison de la variation de leurs masses atomiques. En raison de cette différence, ces isotopes ont des densités différentes, ainsi que des points de fusion et d'ébullition. Cependant, les isotopes d'un élément ont toujours des propriétés chimiques très similaires. La similitude est due au fait que seuls les électrons sont utilisés dans les réactions chimiques, pas les neutrons ni les protons.

Histoire des isotopes

Le radiochimiste Fredrick Soddy a suggéré pour la première fois l'existence d'isotopes en 1913 après avoir mené des études impliquant la désintégration des chaînes radioactives. Au cours de ses expériences, Soddy a réalisé qu'il existait quarante espèces différentes de plomb et d'uranium, mais le tableau périodique ne pouvait contenir que 11 atomes. Après que les tests chimiques effectués pour séparer certains de ces éléments aient échoué, il a suggéré que plusieurs types d’atomes puissent partager la même position dans le tableau périodique et les a nommés isotopes.

Exemples d'isotopes

Le chlore contient deux isotopes principaux: le chlore 35 et le chlore 37. Pour arriver à cette conclusion, les scientifiques ont découvert que dans une substance à base de chlore, chacun de ces isotopes présente des proportions globales, et c’est pourquoi les ratios sont utilisés pour exprimer la différence de quantité. Ces rapports sont utiles lors du calcul des pourcentages relatifs et des masses atomiques relatives. D'autres exemples d'isotopes comprennent le carbone (isotopes de carbone 12 et 14), l'oxygène (oxygène 16 et oxygène 18) et le phosphore (le phosphore 31 est l'isotope principal, bien que des quantités spécifiques de phosphore 32 existent également). Les isotopes de ces composés sont considérés comme stables et la plupart d'entre eux ne possèdent que deux isotopes. Cependant, il existe quelques éléments qui ne possèdent qu'un seul isotope, parmi lesquels le fluor, le béryllium, l'arsenic, l'yttrium, l'or, l'aluminium, l'iode, le manganèse, le sodium et le niobium.

Purification des isotopes

Les isotopes sont appliqués dans trois domaines principaux. Le premier est la séparation des isotopes. La séparation facilite la maximisation des propriétés des atomes selon les besoins. Lors de la séparation d'éléments plus légers tels que le deutérium et l'oxygène, il y a l'application de la méthode de diffusion gazeuse. La séparation d'éléments lourds tels que l'uranium et le plutonium se fait par spectrométrie de masse.

Application d'isotopes

La première application des isotopes est son utilisation par les archéologues dans la datation au carbone. Les isotopes sont de deux types: les isotopes stables et radioactifs. Les isotopes stables contiennent une combinaison égale de protons et de neutrons et ne subissent donc pas de désintégration. D'autre part, les isotopes radioactifs ont des noyaux instables et subissent ainsi une désintégration. La désintégration radioactive peut prendre jusqu'à 5 730 ans, comme l’élément carboné. Les archéologues utilisent cette composante d'isotopes pour déterminer l'âge d'un objet trouvé dans les fouilles archéologiques.

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