Isotope
Les atomes d'un élément chimique peuvent exister sous différentes formes. On les appelle des isotopes. Ils ont le même nombre de protons (et d'électrons), mais un nombre différent de neutrons. Les différents isotopes d'un même élément ont des masses différentes. La masse est le mot qui désigne la quantité de substance (ou de matière) que possède un élément. Les objets de masse différente ont des poids différents. Comme les différents isotopes ont des nombres de neutrons différents, ils n'ont pas tous le même poids ou la même masse.
Les différents isotopes d'un même élément ont le même numéro atomique. Ils ont le même nombre de protons. Le numéro atomique est déterminé par le nombre de protons. Les isotopes ont cependant des nombres de masse différents, car ils ont des nombres de neutrons différents.
Le mot "isotope", qui signifie "au même endroit", vient du fait que les isotopes sont au même endroit sur le tableau périodique.
Dans un atome neutre, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons. Les isotopes d'un même élément ont également le même nombre d'électrons et la même structure électronique. Comme la façon dont un atome agit est déterminée par sa structure électronique, les isotopes sont presque identiques chimiquement, mais différents physiquement de leurs atomes d'origine.
Les isotopes plus lourds réagissent chimiquement plus lentement que les isotopes plus légers du même élément. Cet "effet de masse" est plus important pour le protium (1H) et le deutérium (2H), car le deutérium a deux fois la masse du protium. Pour les éléments plus lourds, le rapport de poids atomique relatif entre les isotopes est beaucoup plus faible, et l'effet de masse est généralement faible.
Isotopes de l'hydrogène
Stabilité
Les noyaux atomiques sont des protons et des neutrons maintenus ensemble par la force nucléaire.Parce que les protons sont chargés positivement, ils se repoussent. Les neutrons, qui sont neutres, stabilisent le noyau. Parce qu'ils sont dans le noyau, les protons sont légèrement écartés. Cela réduit la répulsion électrostatique entre les protons. Ils exercent toujours la force nucléaire d'attraction sur les autres et sur les protons. Un ou plusieurs neutrons sont nécessaires pour que deux ou plusieurs protons se lient dans un noyau. Plus le nombre de protons augmente, plus le nombre de neutrons nécessaires pour avoir un noyau stable augmente.
Dans la nature, certains éléments n'ont qu'un seul isotope. Par exemple, le fluor-19 (19F) est le seul isotope stable, parmi plusieurs, du fluor. D'autres éléments ont de nombreux isotopes. Par exemple, le xénon a 9 isotopes. Sur les 81 éléments ayant un isotope stable, le plus grand nombre d'isotopes stables pour un élément est de dix (pour l'élément étain).
Certains isotopes sont radioactifs. On les appelle des isotopes radioactifs. D'autres ne sont pas radioactifs. On les appelle des isotopes stables.
L'hydrogène a trois isotopes communs. L'isotope le plus commun de l'hydrogène est appelé protium (1H). Un atome d'hydrogène avec un neutron supplémentaire (masse atomique de 2) est appelé deutérium (2H). Un atome d'hydrogène avec un proton et deux neutrons (masse atomique de 3) est appelé tritium (3H). Le protium et le deutérium sont des isotopes stables, tandis que le tritium est un isotope radioactif.
Les éléments les plus lourds du tableau périodique sont tous radioactifs. Tous les isotopes du radon, du thorium et de l'uranium sont radioactifs, car ils sont très lourds. Cela est dû au fait que les forces nucléaires à l'intérieur du noyau de l'atome ont du mal à maintenir ensemble toutes les particules contenant autant de protons et de neutrons.
Pages connexes
- Électrochimie des isotopes
Questions et réponses
Q : Que sont les isotopes ?
R : Les isotopes sont différents types d'atomes d'un élément chimique qui ont un comportement très similaire, mais pèsent des quantités différentes.
Q : Comment les isotopes diffèrent-ils les uns des autres ?
R : Les atomes d'un même élément ont le même nombre de protons, mais les différents isotopes ont un nombre différent de neutrons. Par conséquent, ils ont également des numéros de masse différents, qui correspondent au nombre de protons plus le nombre de neutrons.
Q : Tous les isotopes sont-ils stables ?
R : Non, certains isotopes ne sont pas stables. Ils se transforment donc en un autre isotope ou élément par désintégration radioactive. On les appelle des isotopes radioactifs tandis que d'autres qui ne sont pas radioactifs sont appelés isotopes stables.
Q : Comment peut-on identifier un isotope ?
R : On nomme généralement un isotope en donnant l'élément et son numéro de masse. Par exemple, le carbone-12 ou 12C est un atome avec 6 protons et 6 neutrons alors que le carbone-14 ou 14C possède 8 neutrons à la place.
Q : Que signifie le mot "isotope" ?
R : Le mot "isotope" signifie "au même endroit", en référence au fait que tous les atomes d'un même élément apparaissent au même endroit sur le tableau périodique.
Q : Pourquoi les atomes avec plus de neutrons pèsent-ils plus que ceux avec moins de neutrons ?
R : Les atomes avec plus de neutrons pèsent plus parce qu'ils contiennent des particules supplémentaires (neutrons) qui ajoutent à leur masse globale par rapport à ceux qui ont moins de neutrons.
