Définition et exemples d'isotopes en chimie

Isotopes [ah-seuh-tohps] sont des atomes avec le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. En d'autres termes, les isotopes ont des poids atomiques différents. Les isotopes sont différentes formes d'un seul élément.

Points clés à retenir: Isotopes

• Les isotopes sont des échantillons d'un élément avec différents nombres de neutrons dans leurs atomes.
• Le nombre de protons pour différents isotopes d'un élément ne change pas.
• Tous les isotopes ne sont pas radioactifs. Les isotopes stables ne se désintègrent jamais ou se désintègrent très lentement. Les isotopes radioactifs se désintègrent.
• Lorsqu'un isotope se désintègre, le matériau de départ est l'isotope parent. Le matériau résultant est l'isotope fille.

Il existe 275 isotopes des 81 éléments stables. Il existe plus de 800 isotopes radioactifs, dont certains sont naturels et d'autres synthétiques. Chaque élément du tableau périodique a plusieurs formes d'isotopes. Les propriétés chimiques des isotopes d'un seul élément ont tendance à être presque identiques. Les exceptions sont les isotopes de l'hydrogène, car le nombre de neutrons a un effet si important sur la taille du noyau d'hydrogène. Les propriétés physiques des isotopes sont différentes les unes des autres car ces propriétés dépendent souvent de la masse. Cette différence peut être utilisée pour séparer les isotopes d'un élément les uns des autres en utilisant la distillation fractionnée et la diffusion.

À l'exception de l'hydrogène, les isotopes les plus abondants des éléments naturels ont le même nombre de protons et de neutrons. L'isotope le plus abondant de l'hydrogène est le protium, qui a un proton et pas de neutrons.

Notation isotopique

Il existe deux façons courantes d'indiquer les isotopes:

• Indiquez le nombre de masse d'un élément après son nom ou son symbole d'élément. Par exemple, un isotope avec 6 protons et 6 neutrons est le carbone 12 ou C 12. Un isotope avec 6 protons et 7 neutrons est le carbone 13 ou C 16. Notez que le nombre de masse de deux isotopes peut être le même, même s'il s'agit d'éléments différents. Par exemple, vous pourriez avoir du carbone 14 et de l'azote 14.
• Le nombre de masse peut être donné dans le coin supérieur gauche d'un symbole d'élément. (Techniquement, le nombre de masse et le numéro atomique doivent être empilés les uns sur les autres, mais ils ne s'alignent pas toujours sur un ordinateur.) Par exemple, les isotopes de l'hydrogène peuvent s'écrire:
  ¹₁H, ²₁H, ³₁H

Exemples d'isotopes

Le carbone 12 et le carbone 14 sont tous deux des isotopes du carbone, l'un avec 6 neutrons et l'autre avec 8 neutrons (tous deux avec 6 protons). Le carbone 12 est un isotope stable, tandis que le carbone 14 est un isotope radioactif (radio-isotope).

L'uranium 235 et l'uranium 238 se trouvent naturellement dans la croûte terrestre. Les deux ont de longues demi-vies. L'uranium 234 se forme comme produit de désintégration.

Mots liés

Isotope (nom), Isotopique (adjectif), Isotopiquement (adverbe), Isotopie (nom)

Origine et histoire des mots isotopiques

Le terme «isotope» a été introduit par le chimiste britannique Frederick Soddy en 1913, comme l'a recommandé Margaret Todd. Le mot signifie "avoir le même endroit" des mots grecs isos "égal" (iso-) + topos "endroit." Les isotopes occupent la même place sur le tableau périodique même si les isotopes d'un élément ont des poids atomiques différents.

Isotopes parents et filles

Lorsque les radio-isotopes subissent une décroissance radioactive, l'isotope initial peut être différent de l'isotope résultant. L'isotope initial est appelé isotope parent, tandis que les atomes produits par la réaction sont appelés isotopes filles. Plusieurs types d'isotopes filles peuvent résulter.

Par exemple, lorsque l'U-238 se désintègre en Th-234, l'atome d'uranium est les isotopes parents, tandis que l'atome de thorium est l'isotope fille.

Une note sur les isotopes radioactifs stables

La plupart des isotopes stables ne subissent pas de désintégration radioactive, mais certains le font. Si un isotope subit une désintégration radioactive très, très lentement, il peut être qualifié de stable. Un exemple est le bismuth-209. Le bismuth-209 est un isotope radioactif stable qui subit une désintégration alpha, mais a une demi-vie de 1,9 x 10¹⁹ ans (ce qui est plus d'un milliard de fois plus long que l'âge estimé de l'univers). Le tellure 128 subit une désintégration bêta avec une demi-vie estimée à 7,7 x 10²⁴ ans.