Les isotopes les plus courants des éléments. Que sont les isotopes ? Histoire de la découverte des isotopes

Isotopes

ISOTOPES-s; PL.(isotope unitaire, -a; m.). [du grec isos - égal et topos - lieu] Spécialiste. Variétés du même élément chimique, différant par la masse des atomes. Isotopes radioactifs. Isotopes de l'uranium.

◁ Isotopique, oh, oh. I. indicateur.

Histoire de la recherche
Les premières données expérimentales sur l'existence des isotopes ont été obtenues en 1906-10. lors de l'étude des propriétés des transformations radioactives des atomes d'éléments lourds. En 1906-07. Il a été découvert que le produit de désintégration radioactive de l'uranium, l'ionium, et le produit de désintégration radioactive du thorium, le radiothorium, ont les mêmes propriétés chimiques que le thorium, mais diffèrent de ce dernier par leur masse atomique et leurs caractéristiques de désintégration radioactive. De plus : les trois éléments ont le même spectre optique et de rayons X. Sur suggestion du scientifique anglais F. Soddy (cm. SODDIE Frédéric), ces substances ont commencé à être appelées isotopes.
Après la découverte d’isotopes dans les éléments radioactifs lourds, la recherche d’isotopes dans les éléments stables a commencé. Une confirmation indépendante de l'existence d'isotopes stables d'éléments chimiques a été obtenue dans les expériences de J. J. Thomson (cm. THOMSON Joseph John) et F.Aston (cm. ASTON Francis William). Thomson a découvert les isotopes stables du néon en 1913. Aston, qui a mené des recherches à l'aide d'un instrument qu'il a conçu appelé spectrographe de masse (ou spectromètre de masse), en utilisant la méthode de spectrométrie de masse. (cm. SPECTROMÉTRIE DE MASSE), a prouvé que de nombreux autres éléments chimiques stables possèdent des isotopes. En 1919, il obtient la preuve de l'existence de deux isotopes 20 Ne et 22 Ne, dont l'abondance relative (abondance) dans la nature est d'environ 91 % et 9 %. Par la suite, l'isotope 21 Ne a été découvert avec une abondance de 0,26 %, des isotopes du chlore, du mercure et d'un certain nombre d'autres éléments.
Un spectromètre de masse d'une conception légèrement différente a été créé dans les mêmes années par A. J. Dempster. (cm. DEMPSTER (Arthur Jeffrey). Grâce à l'utilisation et à l'amélioration ultérieures des spectromètres de masse, un tableau presque complet des compositions isotopiques a été dressé grâce aux efforts de nombreux chercheurs. En 1932, un neutron a été découvert - une particule sans charge, avec une masse proche de la masse du noyau d'un atome d'hydrogène - un proton, et un modèle proton-neutron du noyau a été créé. En conséquence, la science a établi la définition définitive du concept d'isotopes : les isotopes sont des substances dont les noyaux atomiques sont constitués du même nombre de protons et ne diffèrent que par le nombre de neutrons dans le noyau. Vers 1940, des analyses isotopiques ont été réalisées pour tous les éléments chimiques connus à cette époque.
Lors de l'étude de la radioactivité, environ 40 substances radioactives naturelles ont été découvertes. Ils ont été regroupés en familles radioactives dont les ancêtres sont les isotopes du thorium et de l'uranium. Les atomes naturels comprennent toutes les variétés stables d'atomes (environ 280 d'entre eux) et tous les atomes naturellement radioactifs faisant partie de familles radioactives (dont 46). Tous les autres isotopes sont obtenus à la suite de réactions nucléaires.
Pour la première fois en 1934 I. Curie (cm. JOLIO-CURIE (Irène) et F. Joliot-Curie (cm. JOLIO-CURIE Frédéric) Isotopes radioactifs obtenus artificiellement de l'azote (13 N), du silicium (28 Si) et du phosphore (30 P), qui sont absents dans la nature. Avec ces expériences, ils ont démontré la possibilité de synthétiser de nouveaux nucléides radioactifs. Parmi les radio-isotopes artificiels actuellement connus, plus de 150 appartiennent aux éléments transuraniens (cm.ÉLÉMENTS TRANSURANES), introuvable sur Terre. Théoriquement, on suppose que le nombre de variétés d’isotopes capables d’exister peut atteindre environ 6 000.

Dictionnaire encyclopédique. 2009 .

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Terminologie

Histoire de la découverte des isotopes

La première preuve que des substances ayant le même comportement chimique peuvent avoir des propriétés physiques différentes a été obtenue en étudiant les transformations radioactives des atomes d'éléments lourds. En 1906-07, il s'est avéré que le produit de désintégration radioactive de l'uranium - ionium et le produit de désintégration radioactive du thorium - radiothorium ont les mêmes propriétés chimiques que le thorium, mais en diffèrent par la masse atomique et les caractéristiques de désintégration radioactive. Il a été découvert plus tard que les trois produits avaient des spectres optiques et de rayons X identiques. De telles substances, identiques par leurs propriétés chimiques, mais différentes par la masse des atomes et certaines propriétés physiques, à la suggestion du scientifique anglais F. Soddy, ont commencé à être appelées isotopes.

Isotopes dans la nature

On pense que la composition isotopique des éléments sur Terre est la même dans tous les matériaux. Certains processus physiques dans la nature conduisent à une perturbation de la composition isotopique des éléments (naturels fractionnement isotopes caractéristiques des éléments légers, ainsi que les déplacements isotopiques lors de la désintégration des isotopes naturels à vie longue). L'accumulation progressive de noyaux dans les minéraux - produits de désintégration de certains nucléides à vie longue - est utilisée en géochronologie nucléaire.

Utilisations humaines des isotopes

Dans les activités technologiques, les gens ont appris à modifier la composition isotopique des éléments pour obtenir des propriétés spécifiques des matériaux. Par exemple, le 235 U est capable de provoquer une réaction de fission en chaîne par les neutrons thermiques et peut être utilisé comme combustible pour des réacteurs nucléaires ou des armes nucléaires. Cependant, l'uranium naturel ne contient que 0,72 % de ce nucléide, alors qu'une réaction en chaîne n'est pratiquement réalisable qu'avec une teneur en 235U d'au moins 3 %. En raison de la similitude des propriétés physiques et chimiques des isotopes des éléments lourds, la procédure d'enrichissement isotopique de l'uranium est une tâche technologique extrêmement complexe, accessible à seulement une douzaine de pays dans le monde. Les marqueurs isotopiques sont utilisés dans de nombreuses branches de la science et de la technologie (par exemple, dans les dosages radio-immunologiques).

voir également

• Géochimie isotopique

Instable (moins d'un jour) : 8 C : Carbone-8, 9 C : Carbone-9, 10 C : Carbone-10, 11 C : Carbone-11

Écurie: 12 C : Carbone-12, 13 C : Carbone-13

10-10 000 ans : 14C : Carbone-14

Instable (moins d'un jour): 15 C : Carbone-15, 16 C : Carbone-16, 17 C : Carbone-17, 18 C : Carbone-18, 19 C : Carbone-19, 20 C : Carbone-20, 21 C : Carbone-21, 22C : Carbone-22

Cible: former la connaissance de l'atome, la capacité de déterminer la grandeur de la charge nucléaire, le nombre d'électrons, de protons et de neutrons, donner le concept d'« isotopes », sur la base duquel clarifier le concept d'« élément chimique »
Exigences relatives au niveau de préparation de l'étudiant :
Savoir:
-nom et caractéristiques (charge, masse) des particules élémentaires de l'atome
-état des particules élémentaires dans un atome
-quelles caractéristiques d'un atome dépendent du nombre de protons et de neutrons
-qu'arrive-t-il à un atome si vous modifiez le nombre de neutrons et de protons
-Que sont les isotopes et les nucléides
-Pourquoi la masse atomique relative n'a-t-elle pas une valeur entière ?
-pourquoi les propriétés des isotopes de l'hydrogène sont différentes de celles des isotopes d'autres éléments
-définition moderne de la notion d'« élément chimique »
Mots clés:
Élément chimique est une collection d'atomes avec des charges nucléaires identiques
Isotopes-variétés d'atomes d'un élément chimique avec la même charge nucléaire, mais des nombres de masse différents
Nucléides- un ensemble d'atomes avec certaines valeurs de charge nucléaire Z (le nombre de protons dans les noyaux) et de nombre de masse A (la somme des nombres de protons et de neutrons dans les noyaux)
Désignation isotopique : à gauche du symbole de l'élément indiquez le nombre de masse (en haut) et le numéro atomique de l'élément (en bas)

Pourquoi les isotopes ont-ils des masses différentes ? Les isotopes ont des masses différentes en raison du nombre différent de neutrons dans leur noyau.
Dans la nature, les éléments chimiques existent sous forme de mélanges d’isotopes.
La composition isotopique d'un même élément chimique est exprimée en fractions atomiques, qui indiquent quelle part le nombre d'atomes d'un isotope donné constitue par rapport au nombre total d'atomes de tous les isotopes d'un élément donné, pris comme un ou 100 %
Devoir : paragraphe 7, exercice 3

Des électrons. La structure des coques électroniques d'atomes d'éléments chimiques.
Cible: se faire une idée de la coque électronique d'un atome et des niveaux d'énergie.
Considérez la structure électronique des éléments des trois premières périodes.
Apprenez à composer des formules électroniques d'atomes. identifier les éléments par leurs formules électroniques, déterminer la composition d'un atome.
Pendant les cours :
1) Moment organisationnel
2) Vérification des devoirs
3) Sondage, répétition du sujet précédent
1. Nommer les particules élémentaires qui forment un atome, caractériser leur charge et leur masse, écrire les désignations des particules
2. Quelles particules élémentaires forment le noyau d’un atome ? Qu'est-ce que la charge nucléaire ? De quoi ça dépend ?
3. Le nombre d'électrons dans un atome de sodium est égal à :
a)23
b)12
c)34
d)11
4) Les atomes de quel élément chimique contiennent 5 protons, 6 neutrons, 5 électrons ?
a) carbone
b) sodium
c) le bore
d) néon
4)Nouveau sujet :
Les électrons dans les atomes sont disposés dans certaines couches - des coquilles - et dans un certain ordre. Des couches électroniques se forment dans la couche électronique de l’atome. On les appelle niveaux d’énergie. Le nombre maximum d'électrons pouvant se trouver à un niveau d'énergie particulier est déterminé par la formule :
N=2n^2
Où N est le nombre maximum d'électrons par niveau.
n-nombre de niveau d’énergie.
Il a été établi que la première couche ne contient pas plus de deux électrons, la seconde - pas plus de huit, la troisième - pas plus de 18 et la quatrième - pas plus de -32. Le nombre d'électrons dans le niveau d'énergie externe de la couche électronique d'un atome est égal au numéro de groupe des éléments chimiques des sous-groupes principaux.
Un électron se déplace sur une orbitale et n’a pas de trajectoire.
L'espace autour du noyau où un électron donné est le plus susceptible de se trouver est appelé l'orbite de l'électron ou nuage d'électrons.
Les orbitales peuvent avoir différentes formes et leur nombre correspond au numéro de niveau, mais ne dépasse pas quatre. Le premier niveau d'énergie a un (s) sous-niveau (s), le deuxième en a deux (s.p), le troisième en a trois (s,p,d), etc. Les électrons de différents sous-niveaux d'un même niveau ont différentes formes de nuage d'électrons : sphérique (s), en forme d'haltère (p) et une configuration plus complexe. Les scientifiques se sont mis d'accord pour appeler l'orbitale atomique sphérique l'habitat s. Elle est la plus stable et est située assez près du noyau.
Plus l'énergie d'un électron dans un atome est grande, plus il tourne vite, plus sa zone de résidence s'allonge et se transforme finalement en une orbitale p en forme d'haltère.
Consolidation du nouveau matériel :
1) Dessinez la structure des atomes des éléments suivants :
a) azote
b) le phosphore
c) magnésium
2) Comparez la structure des atomes
a) le bore et le fluor
b) oxygène et soufre
Devoir : paragraphe 8, exercice 1,2

Tableau périodique des éléments chimiques et structure des atomes.
Loi périodique des éléments chimiques (formulation moderne) : Les propriétés des éléments chimiques, ainsi que des substances simples et complexes qu'ils forment, dépendent périodiquement de la valeur de la charge des noyaux atomiques.
Le système périodique est une expression graphique de la loi périodique.
La série naturelle d'éléments chimiques est une série d'éléments chimiques construits en fonction du nombre croissant de protons dans les noyaux de leurs atomes, ou, ce qui revient au même, en fonction des charges croissantes des noyaux de ces atomes. Le numéro atomique d'un élément de cette série est égal au nombre de protons dans le noyau de n'importe quel atome de cet élément.
Un tableau d’éléments chimiques est construit en « découpant la série naturelle d’éléments chimiques en périodes (lignes horizontales du tableau) et en combinant en groupes (colonnes verticales du tableau) des éléments ayant des structures atomiques électroniques similaires.
Selon la méthode de combinaison des éléments en groupes, le tableau peut être à longue période (les éléments avec le même nombre et le même type d'électrons de valence sont collectés en groupes) et à courte période (les éléments avec le même nombre d'électrons de valence sont collectés en groupes )
Les groupes du tableau à courte période sont divisés en sous-groupes (principaux et secondaires), coïncidant avec les groupes du tableau à longue période.
Tous les atomes d'éléments d'une même période ont le même nombre de couches électroniques, égal au numéro de période.
Le nombre d'éléments est de l'ordre de : 2,8,8,18,18,32,32. La plupart des éléments de la huitième période ont été obtenus artificiellement, les derniers éléments de cette période n'ont pas encore été synthétisés. Toutes les périodes sauf la première commencent par un élément formant un métal alcalin (Li, Na, K, etc.), et se terminent par un élément formant un gaz rare (He, Ne, Ar, Kr, etc.)
Dans le tableau des périodes courtes, il y a huit groupes, chacun étant divisé en deux sous-groupes (principal et secondaire), dans le tableau des périodes longues, il y a seize groupes, numérotés en chiffres romains avec les lettres A et B.

Les caractéristiques des éléments chimiques changent naturellement selon les groupes et les périodes.
Par périodes (avec numéro de série croissant)
-augmente la charge nucléaire
-le nombre d'électrons externes augmente
-le rayon des atomes diminue
-la force de la liaison entre les électrons et le noyau augmente (énergie d'ionisation)
- l'électronégativité augmente
-les propriétés oxydantes des substances simples sont renforcées (« non-métallicité »)
-les propriétés réductrices des substances simples (« métallicité ») s'affaiblissent

Le caractère basique des hydroxydes et des oxydes correspondants est affaibli
-le caractère acide des hydroxydes et des oxydes correspondants augmente
En groupe (avec numéro de série croissant)
-augmente la charge nucléaire
-le rayon des atomes augmente
-la force de la liaison entre les électrons et le noyau diminue
- l'électronégativité diminue
- affaiblir les propriétés oxydantes des substances simples
-les propriétés réductrices des substances simples sont renforcées
-le caractère basique des hydroxydes et des oxydes correspondants augmente
- affaiblit le caractère acide des hydroxydes et des oxydes correspondants
-la stabilité des composés hydrogènes diminue
Devoirs : paragraphe 8,9
contrôle 3,4,5 st 53

Liaison ionique
Cible: former un concept de liaisons chimiques en utilisant l'exemple d'une liaison ionique. Comprendre la formation de liaisons ioniques comme cas extrême de liaisons polaires. Former un concept sur la nature unifiée des liaisons chimiques dans les composés et sur les ions en tant que particules chargées entre lesquelles une liaison apparaît.
Une liaison ionique est une liaison chimique formée par interaction électrostatique entre des ions de charges de signe opposé.
Une liaison ionique se forme à la suite du transfert complet d'un ou plusieurs électrons d'un atome à un autre. Ce type de liaison n'est possible qu'entre des atomes d'éléments dont l'électronégativité diffère de manière significative. Dans ce cas, un électron passe d’un atome d’électronégativité inférieure à un atome d’électronégativité supérieure. Ce type de liaison chimique se forme entre des atomes métalliques et non métalliques.
Par exemple, les éléments des premier et deuxième groupes des principaux sous-groupes du système périodique (métaux) sont directement combinés avec des éléments des sixième et septième groupes des principaux sous-groupes du système périodique (non-métaux).

Un atome métallique, cédant des électrons externes, se transforme en ions positifs :

HM^0+(8-n)e--àHM^(8-n)-

Les isotopes, en particulier les isotopes radioactifs, ont de nombreuses utilisations. Dans le tableau 1.13 fournit des exemples sélectionnés de certaines applications industrielles des isotopes. Chaque technique mentionnée dans ce tableau est également utilisée dans d'autres industries. Par exemple, la technique de détermination des fuites d'une substance à l'aide de radio-isotopes est utilisée : dans la production de boissons - pour déterminer les fuites des réservoirs de stockage et des canalisations ; dans la construction d'ouvrages d'art-Pour

Tableau 1.13. Quelques utilisations des radio-isotopes

Une mouche tsé-tsé mâle stérilisée avec une faible source de rayonnement radioactif est marquée pour une détection ultérieure (Burkina Faso). Cette procédure fait partie d'une expérience menée pour étudier la mouche tsé-tsé et établir des mesures de contrôle efficaces pour prévenir l'apparition généralisée de la trypanosomiase (maladie du sommeil). La mouche tsé-tsé est porteuse de cette maladie et infecte les humains, les animaux domestiques et le bétail sauvage. La maladie du sommeil est extrêmement courante dans certaines régions d’Afrique.

déterminer les fuites des conduites d'eau souterraines ; dans l'industrie énergétique - pour déterminer les fuites des échangeurs de chaleur dans les centrales électriques ; dans l'industrie pétrolière - pour déterminer les fuites des oléoducs souterrains ; dans le service de contrôle des eaux usées et des eaux usées - pour déterminer les fuites des égouts principaux.

Les isotopes sont également largement utilisés dans la recherche scientifique. Ils sont notamment utilisés pour déterminer les mécanismes des réactions chimiques. A titre d'exemple, nous soulignons l'utilisation de l'eau marquée avec l'isotope stable de l'oxygène 18O pour étudier l'hydrolyse d'esters comme l'acétate d'éthyle (voir également la section 19.3). En utilisant la spectrométrie de masse pour détecter l'isotope 18O, il a été constaté que lors de l'hydrolyse, un atome d'oxygène d'une molécule d'eau est transféré à l'acide acétique et non à l'éthanol.

Les radio-isotopes sont largement utilisés comme atomes marqués dans la recherche biologique. Afin de retracer les voies métaboliques* dans les systèmes vivants, les radio-isotopes carbone-14, tritium, phosphore-32 et soufre-35 sont utilisés. Par exemple, l’absorption du phosphore par les plantes provenant d’un sol traité avec des engrais peut être surveillée à l’aide d’engrais contenant un mélange de phosphore-32.

Radiothérapie. Les rayonnements ionisants peuvent détruire les tissus vivants. Les tissus tumoraux malins sont plus sensibles aux radiations que les tissus sains. Cela permet de traiter le cancer à l'aide de rayons Y émis par une source utilisant l'isotope radioactif cobalt-60. Le rayonnement est dirigé vers la zone du corps du patient touchée par la tumeur ; La séance de traitement dure quelques minutes et est répétée quotidiennement pendant 2 à 6 semaines. Pendant la séance, toutes les autres parties du corps du patient doivent être soigneusement recouvertes d'un matériau imperméable aux radiations afin d'éviter la destruction des tissus sains.

Détermination de l'âge des échantillons à l'aide du radiocarbone. Une petite partie du dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère contient l'isotope radioactif "bC". Les plantes absorbent cet isotope lors de la photosynthèse. Par conséquent, les tissus de tous

* Le métabolisme est l'ensemble de toutes les réactions chimiques se produisant dans les cellules des organismes vivants. À la suite de réactions métaboliques, les nutriments sont convertis en énergie utile ou en composants cellulaires.. Les réactions métaboliques se produisent généralement en plusieurs étapes simples. La séquence de toutes les étapes d’une réaction métabolique est appelée voie métabolique (mécanisme).

Les radio-isotopes sont utilisés pour surveiller les mécanismes de dépôt de sédiments dans les estuaires, les ports et les quais.

Utilisation de radio-isotopes pour obtenir une image photographique d'une chambre de combustion d'un moteur à réaction à l'installation d'essais sans dommages de l'aéroport de Londres Heathrow. (Les affiches indiquent : Radiation. Restez à l'écart.) Les radio-isotopes sont largement utilisés dans l'industrie pour des tests non dommageables.

Les tissus vivants ont un niveau de radioactivité constant car sa diminution due à la désintégration radioactive est compensée par l'apport constant de radiocarbone provenant de l'atmosphère. Cependant, dès la mort d’une plante ou d’un animal, le flux de radiocarbone dans ses tissus s’arrête. Cela conduit à une diminution progressive du niveau de radioactivité dans les tissus morts.

La datation au radiocarbone a révélé que les échantillons de charbon de bois de Stonehenge ont environ 4 000 ans.

La méthode de géochronologie au radiocarbone a été développée en 1946 par l'U.F. Libby, qui a reçu pour cela le prix Nobel de chimie en 1960. Cette méthode est aujourd'hui largement utilisée par les archéologues, les anthropologues et les géologues pour dater des échantillons jusqu'à 35 000 ans. La précision de cette méthode est d'environ 300 ans. Les meilleurs résultats sont obtenus en déterminant l'âge de la laine, des graines, des coquilles et des os. Pour déterminer l'âge d'un échantillon, l'activité de rayonnement p (nombre de désintégrations par minute) est mesurée pour 1 g de carbone qu'il contient. Cela vous permet de déterminer l'âge de l'échantillon à l'aide de la courbe de désintégration radioactive de l'isotope 14C.

Quel âge ont la Terre et la Lune ?

De nombreuses roches sur Terre et sur la Lune contiennent des radio-isotopes dont la demi-vie est de l'ordre de 10-9 à 10-10 ans. En mesurant et en comparant l'abondance relative de ces radio-isotopes avec l'abondance relative de leurs produits de désintégration dans des échantillons de ces roches, leur âge peut être déterminé. Les trois méthodes géochronologiques les plus importantes sont basées sur la détermination de l'abondance relative des isotopes du K (demi-vie 1,4-109 ans). "Rb (demi-vie 6 1O10 ans) et 2I29U (demi-vie 4,50-109 ans).

Méthode de datation au potassium et à l'argon. Les minéraux tels que le mica et certains feldspaths contiennent de petites quantités de radio-isotope potassium-40. Il se désintègre en subissant une capture électronique et en se transformant en argon-40 :

L'âge d'un échantillon est déterminé sur la base de calculs utilisant des données sur la teneur relative en potassium 40 de l'échantillon par rapport à l'argon 40.

Méthode de datation du rubidium et du strontium. Certaines des roches les plus anciennes de la planète, comme les granites de la côte ouest du Groenland, contiennent du rubidium. Environ un tiers de tous les atomes de rubidium sont du rubidium-87 radioactif. Ce radio-isotope se désintègre en isotope stable strontium-87. Des calculs basés sur l'utilisation de données sur la teneur relative en isotopes du rubidium et du strontium dans les échantillons permettent de déterminer l'âge de ces roches.

Méthode de datation à l'uranium et au plomb. Les isotopes de l'uranium se désintègrent en isotopes du plomb. L'âge des minéraux comme l'apatite, qui contiennent des impuretés d'uranium, peut être déterminé en comparant la teneur de certains isotopes de l'uranium et du plomb dans leurs échantillons.

Les trois méthodes décrites ont été utilisées pour dater les roches terrestres. Les données obtenues indiquent que l'âge de la Terre est compris entre 4,6 et 109 ans. Ces méthodes ont également été utilisées pour déterminer l’âge des roches lunaires ramenées sur Terre lors de missions spatiales. L'âge de ces races varie de 3,2 à 4,2 *10 9 ans.

fission nucléaire et fusion nucléaire

Nous avons déjà mentionné que les valeurs expérimentales des masses isotopiques s'avèrent inférieures aux valeurs calculées comme la somme des masses de toutes les particules élémentaires incluses dans le noyau. La différence entre la masse atomique calculée et expérimentale est appelée défaut de masse. Le défaut de masse correspond à l'énergie nécessaire pour vaincre les forces répulsives entre particules de même charge dans le noyau atomique et les lier en un seul noyau ; c’est pour cette raison qu’on l’appelle énergie de liaison. L'énergie de liaison peut être calculée via le défaut de masse en utilisant l'équation d'Einstein

où E est l’énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière.

L'énergie de liaison est généralement exprimée en mégaélectronvolts (1 MeV = 106 eV) par particule subnucléaire (nucléon). Un électron-volt est l'énergie qu'une particule avec une charge élémentaire unitaire (égale en valeur absolue à la charge d'un électron) gagne ou perd lorsqu'elle se déplace entre des points avec une différence de potentiel électrique de 1 V (1 MeV = 9,6 * 10 10 J /mole).

Par exemple, l’énergie de liaison par nucléon dans un noyau d’hélium est d’environ 7 MeV et dans un noyau de chlore 35, elle est de 8,5 MeV.

Plus l’énergie de liaison par nucléon est élevée, plus la stabilité du noyau est grande. En figue. La figure 1.33 montre la dépendance de l'énergie de liaison sur le nombre massique des éléments. Il convient de noter que les éléments dont le nombre de masse est proche de 60 sont les plus stables. Ces éléments comprennent le 56Fe, le 59Co, le 59Ni et le 64Cu. Les éléments ayant des nombres de masse inférieurs peuvent, du moins d'un point de vue théorique, augmenter leur stabilité en augmentant leur nombre de masse. En pratique, cependant, il semble possible d’augmenter la masse massique uniquement des éléments les plus légers, comme l’hydrogène. (L'hélium a une stabilité anormalement élevée ; l'énergie de liaison des nucléons dans un noyau d'hélium ne correspond pas à la courbe représentée sur la figure 1.33.) Le nombre massique de ces éléments augmente dans un processus appelé fusion nucléaire (voir ci-dessous).

Isotopes

ISOTOPES-s; PL.(isotope unitaire, -a; m.). [du grec isos - égal et topos - lieu] Spécialiste. Variétés du même élément chimique, différant par la masse des atomes. Isotopes radioactifs. Isotopes de l'uranium.

◁ Isotopique, oh, oh. I. indicateur.

Histoire de la recherche
Les premières données expérimentales sur l'existence des isotopes ont été obtenues en 1906-10. lors de l'étude des propriétés des transformations radioactives des atomes d'éléments lourds. En 1906-07. Il a été découvert que le produit de désintégration radioactive de l'uranium, l'ionium, et le produit de désintégration radioactive du thorium, le radiothorium, ont les mêmes propriétés chimiques que le thorium, mais diffèrent de ce dernier par leur masse atomique et leurs caractéristiques de désintégration radioactive. De plus : les trois éléments ont le même spectre optique et de rayons X. Sur suggestion du scientifique anglais F. Soddy (cm. SODDIE Frédéric), ces substances ont commencé à être appelées isotopes.
Après la découverte d’isotopes dans les éléments radioactifs lourds, la recherche d’isotopes dans les éléments stables a commencé. Une confirmation indépendante de l'existence d'isotopes stables d'éléments chimiques a été obtenue dans les expériences de J. J. Thomson (cm. THOMSON Joseph John) et F.Aston (cm. ASTON Francis William). Thomson a découvert les isotopes stables du néon en 1913. Aston, qui a mené des recherches à l'aide d'un instrument qu'il a conçu appelé spectrographe de masse (ou spectromètre de masse), en utilisant la méthode de spectrométrie de masse. (cm. SPECTROMÉTRIE DE MASSE), a prouvé que de nombreux autres éléments chimiques stables possèdent des isotopes. En 1919, il obtient la preuve de l'existence de deux isotopes 20 Ne et 22 Ne, dont l'abondance relative (abondance) dans la nature est d'environ 91 % et 9 %. Par la suite, l'isotope 21 Ne a été découvert avec une abondance de 0,26 %, des isotopes du chlore, du mercure et d'un certain nombre d'autres éléments.
Un spectromètre de masse d'une conception légèrement différente a été créé dans les mêmes années par A. J. Dempster. (cm. DEMPSTER (Arthur Jeffrey). Grâce à l'utilisation et à l'amélioration ultérieures des spectromètres de masse, un tableau presque complet des compositions isotopiques a été dressé grâce aux efforts de nombreux chercheurs. En 1932, un neutron a été découvert - une particule sans charge, avec une masse proche de la masse du noyau d'un atome d'hydrogène - un proton, et un modèle proton-neutron du noyau a été créé. En conséquence, la science a établi la définition définitive du concept d'isotopes : les isotopes sont des substances dont les noyaux atomiques sont constitués du même nombre de protons et ne diffèrent que par le nombre de neutrons dans le noyau. Vers 1940, des analyses isotopiques ont été réalisées pour tous les éléments chimiques connus à cette époque.
Lors de l'étude de la radioactivité, environ 40 substances radioactives naturelles ont été découvertes. Ils ont été regroupés en familles radioactives dont les ancêtres sont les isotopes du thorium et de l'uranium. Les atomes naturels comprennent toutes les variétés stables d'atomes (environ 280 d'entre eux) et tous les atomes naturellement radioactifs faisant partie de familles radioactives (dont 46). Tous les autres isotopes sont obtenus à la suite de réactions nucléaires.
Pour la première fois en 1934 I. Curie (cm. JOLIO-CURIE (Irène) et F. Joliot-Curie (cm. JOLIO-CURIE Frédéric) Isotopes radioactifs obtenus artificiellement de l'azote (13 N), du silicium (28 Si) et du phosphore (30 P), qui sont absents dans la nature. Avec ces expériences, ils ont démontré la possibilité de synthétiser de nouveaux nucléides radioactifs. Parmi les radio-isotopes artificiels actuellement connus, plus de 150 appartiennent aux éléments transuraniens (cm.ÉLÉMENTS TRANSURANES), introuvable sur Terre. Théoriquement, on suppose que le nombre de variétés d’isotopes capables d’exister peut atteindre environ 6 000.

Dictionnaire encyclopédique. 2009 .

• séparation isotopique
• processus isotherme

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