Composition isotopique

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Les noyaux de tous les atomes d'un même élément chimique comportent le même nombre de protons. Ce nombre est aussi celui des électrons présents dans le cortège électronique qui enveloppe le noyau de l'atome neutre. Par exemple tous les atomes de carbone comportent 6 protons et 6 électrons. Cependant, tous les atomes de carbone ne sont pas identiques : certains ont un noyau comportant 6 neutrons tandis que pour d'autres le noyau comprend 7 ou 8 neutrons. Ces atomes de carbone qui n'ont pas le même nombre de masse (c'est-à-dire le nombre de nucléons : protons ou neutrons) sont dits des isotopes. Les atomes de carbone 12 et de carbone 13 (6 protons et 6 ou 7 neutrons) sont stables, tandis que les isotopes de carbone 14 (6 protons et 8 neutrons) sont radioactifs.

La décomposition radioactive de 14 g de carbone 14 entraine la disparition de la moitié des atomes de carbone 14, (c'est-à-dire 7 g soit environ 3,01 x 1023 atomes), en un peu plus de 5700 ans (demi-vie du carbone 14).

La composition isotopique indique les proportions des divers isotopes d'un élément chimique particulier. Comme le montre l'exemple du carbone, elle peut varier en fonction du temps, et peut donc constituer un indicateur indirect de divers paramètres (notamment l'âge d'un fossile, ou la température moyenne de la Terre, lors de la formation de glaces très anciennes, comme on en trouve dans les profondeurs des inlandsis du Groenland ou de l'Antarctique).

L'étude de la composition isotopique de l'eau, du dioxyde de carbone (communément appelé gaz carbonique), ou du carbone de divers fossiles joue un rôle important en sciences de la Terre, ou en biologie, l'exemple le plus connu étant celui de la datation par le carbone 14.

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