On appelle isotopes aux atomes dont les noyaux atomiques ont le même nombre de protons mais des nombres différents de neutrons. Tous les atomes d'un même élément ne sont pas identiques et chacune de ces variétés correspond à un isotope différent.
Le mot isotope est utilisé pour indiquer que tous les types d'atomes d'un élément chimique sont situés au même endroit sur le tableau périodique et qui a les mêmes propriétés chimiques et les mêmes propriétés physiques.
Selon la définition de l'isotope, chacun du même élément a le même numéro atomique (Z) mais chacun a un numéro de masse différent (A).
Le numéro atomique correspond au nombre de protons (qui ont des charges électriques) dans le noyau atomique de l'atome. Le nombre de masse correspond à la somme des neutrons et des protons dans le noyau.
Cela signifie que les différents isotopes d'un même élément ne diffèrent les uns des autres que par le nombre de neutrons.
Bien qu'ils puissent contenir n'importe quel nombre de neutrons, il existe certaines combinaisons préférées de protons et de neutrons dans les différents atomes.
Ceux qui sont légers (avec peu de protons et de neutrons) ont tendance à être égaux au nombre de neutrons et de protons, tandis que les plus lourds ont tendance à avoir plus de neutrons que de protons.
Isotopes d'origine naturelle
Les éléments qui peuvent être trouvés dans la nature peuvent être dans une grande variété de configurations différentes. La masse qui apparaît dans le tableau périodique des éléments est la moyenne de toutes les masses de tous qui peuvent être trouvées naturellement.
Les isotopes de l'hydrogène, par exemple, sont naturels.
L'hydrogène peut se présenter sous trois configurations différentes: le protium, le deutérium et le tritium. Ces trois isotopes sont utilisés comme combustible pour la fusion nucléaire. Dans l'aspect des armes nucléaires, ce sont les éléments de base qui composent la bombe à hydrogène.
La plupart des éléments naturels sont constitués de plusieurs isotopes naturels qui ne peuvent être séparés que par des procédures physiques.
Quels sont les isotopes instables
Les isotopes peuvent être stables ou radioactifs. Les atomes instables sont des atomes radioactifs: leurs noyaux changent ou se désintègrent en émettant des radiations et deviennent d'autres isotopes ou éléments.
Les isotopes stables ont une demi-vie de l'ordre de 3 milliards d'années.
Ils peuvent être trouvés avec un excès ou un manque de neutrons. Ces atomes peuvent exister pendant un certain temps, mais ils sont instables.
Habituellement, ce qui rend un atome instable, c'est le gros noyau. Si un noyau devient suffisamment grand par rapport au nombre de neutrons, il sera instable et essaiera d'éjecter ses neutrons et / ou protons pour atteindre la stabilité.
L'émission de neutrons / protons ainsi que le rayonnement gamma sont la radioactivité.
Exemples et utilisations d'isotopes instables
Ces atomes instables ont de nombreuses applications possibles dans nos vies.
Les isotopes du cobalt sont utilisés en médecine nucléaire pour arrêter la propagation du cancer.
Les isotopes radioactifs (radio isotopes) peuvent être utilisés comme traceurs chez les patients pour surveiller divers processus internes.
Dans l'industrie, ces éléments permettent de mesurer l'épaisseur d'un métal.
Les isotopes instables de l'uranium sont utilisés comme combustible dans les centrales nucléaires.
L'isotope du carbone 14 est utilisé pour la datation. Il a 6 protons et 8 neutrons. En archéologie, il est très courant d'utiliser le carbone 14 pour établir la datation de différents éléments.
Le carbon 12 est l'un des trois isotopes naturellement abondants. C'est particulièrement important en physique et en chimie car il a servi de base à la définition de l'unité de masse atomique unifiée et au nombre d'Avogadro avant la redéfinition du Système international d'unités de 2018-2019.
Les isotopes de l'uranium (l'uranium 238 ou l'uranium 235), du plutonium et de l'hydrogène sont utilisés pour la construction d'armes nucléaires telles que la bombe atomique.
