L'isotope père est un atome radioactif qui va se désintégrer de manière continue au cours du temps, en suivant une constante de désintégration. Cette constante de désintégration est spécifique de chaque isotope. L'isotope fils se forme après la désintégration de l'isotope père.
Les isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre d'électrons – et donc de protons, pour rester neutre -, mais un nombre différent de neutrons. On connaît actuellement environ 325 isotopes naturels et 1200 isotopes créés artificiellement.
Pour dater un événement précis (comme la formation de la Terre), il faut comparer entre eux différents systèmes (roches). On va alors utiliser l'isotope 204 du plomb, stable, pour normaliser les quantités de 207Pb et 206Pb.
Pour nommer un isotope, on donne le nom de l'élément suivi du nombre A de nucléons. Le carbone 14 est l'isotope du carbone qui possède 14 nucléons. Le fer 57 (le plus abondant) et le fer 54 sont deux isotopes qui peuvent former l'ion Fe2+.
A l'intérieur du noyau atomique, le nombre de protons définit les propriétés chimiques de l'atome. Deux atomes possédant un nombre identique de protons sont appelés des isotopes. Ils appartiennent au même élément chimique par leur nombre de protons dans le noyau.
Les atomes de chaque élément possèdent le même nombre de protons et d'électrons, mais le nombre de neutrons peut varier. Les atomes qui ont le même nombre de protons mais pas le même nombre de neutrons sont appelés isotopes.
Résumés. Les isotopes sont présents partout dans l'environnement. Ils servent à dater les matériaux organiques lorsqu'ils sont radioactifs ou à renseigner sur l'alimentation et l'origine géographique des humains et des animaux lorsqu'ils sont stables.
Si les atomes ont le même numéro atomique Z mais un nombre de nucléons A différents, ils sont isotopes. Si les atomes ont le même numéro atomique Z et le même nombre de nucléons A, ils sont identiques.
Exemple : L'élément chlore (Z=17) possède 2 isotopes : le chlore 35 ayant 18 neutrons et le chlore 37 ayant 20 neutrons. le 12C, le 13C et le 14C sont trois isotopes du carbone, car ils possèdent tous 6 protons.
Le numéro atomique est souvent omis, car redondant avec le symbole chimique : 12C et 14C, par exemple. On peut également représenter les isotopes par leur nom suivi de leur nombre de masse séparé par une espace (et non un tiret, contrairement à l'anglais) : carbone 14, oxygène 18, fer 56, etc.
Cet outil, la datation radiométrique, utilise certains éléments chimiques qui ont la propriété de se désintégrer radioactivement. En calculant le temps qu'a mis une certaine portion d'un élément contenu dans un minéral à se désintégrer, on obtient l'âge de formation de ce minéral.
On peut évaluer l'âge d'une roche grâce à des isotopes radioactif comme avec la datation au rubidium/strontium. Si vous êtes en présence d'une roche sédimentaire et que vous avez sa strate vous pouvez lui donner une tranche d'âge.
Les datations sont effectuées sur des roches magmatiques ou métamorphiques, en utilisant les roches exemple, entre les conditions de fermeture du système totales ou leurs minéraux isolés. L'âge obtenu est celui de la fermeture du système considéré (minéral ou roche).
De l'existence des isotopes
Dès lors qu'ils partagent la même place dans la classification périodique des éléments (celle correspondant au numéro atomique égal à l'unité), on dit que ce sont des isotopes de l'hydrogène (du grec isos, qui veut dire "même", et topos, qui veut dire "lieu".
Un nucléide est une classe d'atomes dont le noyau possède le même nombre de protons, le même nombre de neutrons et le même état énergétique. Le nucléide se différencie de l'isotope, qui n'est identifié que par son nombre de protons et de neutrons ; il peut exister plusieurs nucléides pour un même isotope.
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.
Propriétés nucléaires. Le technétium n'a aucun isotope stable ; il est donc exclusivement radioactif. C'est l'élément le plus léger présentant cette propriété.
Les isotopes
Il a aussi un symbole qui sera le même quelle que soit sa forme. L'écriture conventionnelle d'un noyau est Z A X ^A_ZX ZAX avec X le symbole de l'élément, Z le numéro atomique et A le nombre de masse (nombre de nucléons).
Définition. Des atomes ou des ions sont des isotopes s'ils ont le même nombre de protons, et donc le même numéro atomique (Z), mais des nombres de nucléons (A) différents.
Pour un isotope donné, la masse moléculaire est peu différente de son nombre de masse. La masse d'une mole d'une molécule (ou d'un atome). Exprimée en gramme par mole, la mesure de la masse molaire est égale à la masse moléculaire.
Pour les isotopes radioactifs, le type de radioactivité associée (β–, β+ ou α) nous permet de trouver le noyau fils à partir du diagramme (N, Z). La variation du nombre de protons et de neutrons s'obtient à partir des lois de conservation au cours de la réaction nucléaire.
Lorsque son rapport protons/ neutrons est déséquilibré, un atome essaie de devenir stable et, ce faisant, libère de l'énergie1 . Prenons un exemple : un atome de carbone stable possède six protons et six neutrons tandis que le carbone 14, isotope instable, donc radioactif, a six protons et huit neutrons.
Mesure. La mesure des rapports isotopiques peut se faire in situ à l'aide d'une sonde ionique, mais on la réalise plus souvent sur des sels ou des gaz extraits des échantillons à étudier, à l'aide d'un spectromètre de masse.
Additionnez la masse des protons et des neutrons d'un atome.
Notre atome de carbone possède 6 protons + 6 neutrons = 12. La masse atomique de cet atome de carbone spécifique est de 12. S'il s'agissait d'un isotope de type carbone-13, celui-ci possèderait 6 protons + 7 neutrons = une masse atomique de 13.