Carbone 13 C'est l'un des trois isotopes naturellement abondant et l'un des deux isotopes stables avec 12C, bien moins abondant que ce dernier. Contrairement aux deux autres isotopes naturels, il possède un spin non nul (1/2) et peut donc être utilisé en résonance magnétique nucléaire (RMN du carbone 13).
, lors de leur croissance. Le carbone est alors stocké dans les végétaux. En fin de cycle cultural ou en fin de saison pour les cultures pérennes, les résidus retournent au sol. Après dégradation de ceux-ci, le carbone s'organise pour donner des molécules de plus en plus complexes et de plus en plus stables.
Les isotopes stables se définissent par une association entre protons et neutrons, qui ne produit aucune radioactivité. C'est la quantité de neutrons dans le noyau de l'atome qui garantit cette stabilité.
présence de plus d'un point apparaît pour un même numéro atomique indique l'existence de plus d'un isotope stable. Ainsi, les deux points visibles pour le numéro atomique 1 représentent l'hydrogène, 1H, et le deutérium, 2H. Les trois points de numéro atomique 8 représentent les isotopes 16O, 17O et 18O.
Le carbone 13 est plus lourd que le carbone 12. Ce distingue entre les points de vue physique et chimique peut paraître superflu à une époque où la physique et la chimie se trouvent si près l'une de l'autre.
Le rapport 14C/Ctotal est considéré comme uniforme dans l'atmosphère, la surface des océans et la biosphère en raison des échanges permanents entre les organismes vivants et leur milieu.
La datation par le carbone 14: principe
La teneur en isotope 14 du carbone dans leur organisme est donc sensiblement égale à celle de l'atmosphère. Ces échanges cessent avec la mort. L'isotope 14, instable, se transforme selon la réaction exposée ci-dessus, de manière proportionnelle au temps.
C'est justement la présence des neutrons au sein du noyau qui contribue à sa cohésion. En se répartissant parmi les protons, les neutrons font en sorte que la force de répulsion soit minimisée. De plus, leur présence engendre une force nucléaire qui favorise l'attraction des nucléons.
Pour devenir plus stable, il émet un photon , selon la réaction : Contrairement aux autres désintégrations, la structure du noyau n'est pas modifiée. Le rayonnement est très pénétrant, car les photons ont une grande énergie. Des épaisseurs d'acier, béton ou plomb sont nécessaires pour atténuer ce rayonnement.
Le noyau stable le plus lourd est le plomb 208, constitué de 82 protons et 126 neutrons.
Stabilité de l'atome
Pour que le noyau et les électrons restent stables entre eux. Ils sont donc liés par une énergie de liaison. Si ils ne sont pas bien liés entre eux, les atomes deviennent instables et se transforment. Ils sont donc radioactifs.
Comment savoir si une molécule est stable? Pour qu'une molécule soit stable il est nécessaire que chacun de ses atomes soit stable. Un atome est stable dans une molécule si les liaisons covalentes qu'il forme lui permettent de saturer sa couche de valence.
Réponse. La stabilité d'un noyau est principalement déterminée par son rapport numérique entre le nombre de neutrons et de protons, 𝑁 𝑍 . Les plus petits noyaux atomiques sont stables quand ils ont un rapport entre neutrons et protons exactement ou approximativement égal à un 𝑁 𝑍 = 1 , 0 𝑁 𝑍 ≈ 1 , 0 o r .
Un système chimique est thermodynamiquement stable lorsqu'il est à son niveau d'énergie le plus bas, ou en équilibre chimique avec son environnement. Ce peut être un équilibre dynamique, où des atomes individuels ou des molécules changent de forme, mais leur nombre global dans une forme particulière reste inchangé.
Les schémas de Lewis sont basés sur la règle de l'octet. Les atomes sont les plus stables lorsqu'ils ont des couches extérieures pleines et la règle de l'octet stipule que pour la plupart des atomes, cela se produit lorsqu'ils ont huit électrons de valence.
Exemples : L'iode 127, qui est stable, possède par exemple 53 protons et 74 neutrons alors que l'iode 129, radioactif, possède 53 protons et 76 neutrons. Ainsi, on distingue des isotopes stables, qui restent identiques à eux-mêmes indéfiniment, et des isotopes instables, aux propriétés radioactives.
Les atomes sont stables lorsque le nombre de neutrons dans le noyau est à peu près équivalent au nombre de protons. Lorsqu'il y a un déséquilibre important entre le nombre de neutrons et celui de protons dans le noyau, l'atome devient instable.
La charge électrique positive du proton est exactement l'opposée de celle, négative, de l'électron (le neutron est neutre). Ainsi tout atome, qui possède autant de protons dans son noyau que d'électrons dans son nuage électronique, est électriquement neutre.
L'élément le plus stable est le fer 56 et l'élément le plus lourd de la vallée de stabilité est le bismuth 209. Les éléments les plus stables sont ceux qui ont le même nombre de protons que de neutrons dans leur noyau.
L'élément stable en est le noyau d'iode-127, avec 53 protons et 74 neutrons. Cette répartition correspond à la plus petite masse des noyaux de la famille. Dans la famille des noyaux à 127 nucléons, seul le noyau d'iode-127 est stable.
Défaut de masse d'un noyau et énergie de liaison d'un noyau
Le noyau d'un atome est constitué de protons et de neutrons, il est donc électriquement positif. Ce noyau est entouré d'électrons qui gravitent autour de celui-ci, la partie la plus extérieure de l'atome est donc électriquement négatif.
Les noyaux instables qui sont radioactifs disparaissant avec le temps. Ils sont appelés radioéléments. Les seuls noyaux instables subsistants dans l'environnement naturel possèdent une durée de vie très longue, de l'ordre de milliards d'années comme l'uranium et le thorium, ou bien ils sont constamment régénérés.
Un radioélément produit dans l'atmosphère utilisé pour la datation. Le noyau de carbone-14 contient 6 protons et 8 neutrons (au lieu de 6 pour le carbone-12 ordinaire). Cet isotope du carbone est radioactif, sa période est de 5700 ans et il émet des électrons bêta.
Le carbone 14, de sa formation à sa désintégration
Les atomes d'azote (14N) qui composent la haute atmosphère interceptent une partie du rayonnement cosmique : des neutrons percutent les atomes et les transforment en atomes de carbone 14. En s'oxydant dans l'atmosphère, le carbone 14 forme du CO2.