Voir la source de Isotope

{{voir paronymes| Isotopie| Isotropie{{!}}Isotrope}}


[[Fichier:Isotope CNO.svg|thumb|upright=1.2|Quelques isotopes de l'[[oxygène]], de l'[[azote]] et du [[carbone]].]]
Deux [[nucléide]]s d'un même [[élément chimique]] sont dits '''isotopes''' s'ils partagent le même nombre de [[proton]]s, ''Z'', mais ont des nombres différents de [[neutron]]s, ''N''<ref>{{lien web |titre=isotopes |url=https://goldbook.iupac.org/terms/view/I03331 |auteur=[[IUPAC]] |consulté le=9 octobre 2023}}</ref>.

Par extension, un '''isotope''' est une classe d'atomes caractérisée par son nombre de protons ''Z'' et son nombre de neutrons ''N''<ref>{{Larousse|mot=Isotope|numéro=44535|consulté le=9 octobre 2023}}</ref>, sans distinction concernant le [[spin]] ou l'[[isomérie nucléaire|état énergétique]].

{{théorème
 | nom = Contexte
 | En [[physique nucléaire]] et en [[chimie]], chaque noyau d'atome ou [[nucléide]] est défini par son nombre de [[proton]]s ''Z'' (appelé aussi [[numéro atomique]], qui définit d'ailleurs le type d'[[élément chimique]]), son nombre de [[neutron]]s ''N'', son [[spin]] ''s'' et son [[Isomérie nucléaire|niveau énergétique]].
}}

Les isotopes ne doivent pas être confondus avec :
* les [[isotone]]s, nucléides ayant le même nombre de neutrons mais un nombre de protons différent (''Z ≠ Z{{'}}'' mais ''N = N{{'}}'') ;
* les [[isobare (chimie)|isobares]], nucléides ayant des nombres de protons différents, des nombres de neutrons différents, mais des nombres de masse identiques (''Z ≠ Z{{'}}'', ''N ≠ N{{'}}'', mais ''Z + N = A = A{{'}} = Z{{'}} + N{{'}}'') ;
* les [[isomérie nucléaire|isomères]], nucléides ayant le même nombre de protons ''Z'' et le même nombre de neutrons ''N'' (donc aussi le même nombre de masse ''A''), mais pas le même spin ni le même niveau énergétique.

== Désignation et notation ==
=== Désignation ===
Un isotope est désigné par le nom de l'[[élément chimique]] suivi du [[nombre de masse]] de l'isotope : {{lnobr|carbone 14}}, {{lnobr|oxygène 18}}, {{lnobr|uranium 235}}{{etc.}}

Aux débuts de l'[[Radioactivité#Histoire|histoire de la radioactivité]], certains isotopes provenant de la [[décroissance radioactive|désintégration]] d'éléments lourds comme l'[[uranium]] ou le [[thorium]] ont reçu des noms traduisant cette origine, par exemple {{nobr|actinium X}} pour le {{lnobr|radium 223}} (produit de la désintégration de l'{{lnobr|Isotopes de l'actinium#Actinium 227|actinium 227}}), {{nobr|thorium X}} pour le {{lnobr|Isotopes du radium#Radium 224|radium 224}} (produit par le {{lnobr|Isotopes du thorium#Thorium 228|thorium 228}}) et {{nobr|mésothorium I}} pour le {{lnobr|Isotopes du radium#Radium 228|radium 228}} (produit par le {{lnobr|thorium 232}}). Ces noms ne sont plus employés.

=== Notation ===
Chaque isotope est représenté par un symbole {{Nucléide|{{mvar|A}}|{{mvar|Z}}|{{serif|M}}}} composé de :
* son symbole chimique {{serif|M}} ([[Liste des éléments chimiques|H, He, Li, etc.]]) ;
* son [[nombre de masse]] {{mvar|A}} (égal au nombre de [[nucléon]]s de l'atome), placé en haut et à gauche du symbole chimique ;
* son [[numéro atomique]] {{mvar|Z}} (égal au nombre de [[proton]]s), placé en bas et à gauche du symbole chimique.

Le [[carbone 12]] et le [[carbone 14]], deux isotopes de l'élément [[carbone]], sont ainsi notés {{Nucléide|12|6|C|Carbone 12}} et {{Nucléide|14|6|C|Carbone 14}}. Le numéro atomique est souvent omis, car redondant avec le symbole chimique<ref group=alpha>On indique le numéro atomique quand il aide à la compréhension, et notamment dans les [[réaction nucléaire|réactions nucléaires]] et les [[désintégration radioactive|réactions de désintégration]] pour comprendre le sort de chaque type de particule ([[proton]] ou [[neutron]]).</ref> : {{12}}C et {{14}}C, par exemple.

=== Cas particulier de l'hydrogène ===
Les [[isotope naturel|isotopes naturels]] de l'[[hydrogène]] sont l'{{lnobr|protium|hydrogène 1}} ({{1}}H), l'{{lnobr|deutérium|hydrogène 2}} ({{2}}H) et l'{{lnobr|tritium|hydrogène 3}} ({{3}}H), mais on les désigne plus fréquemment par les noms de [[protium]], [[deutérium]] et [[tritium]]. L'[[Union internationale de chimie pure et appliquée|IUPAC]] admet aussi {{incise|sans toutefois le recommander}} l'usage des symboles D et T pour le deutérium et le tritium, le symbole H représentant alors le protium et non plus l'élément hydrogène<ref group=alpha>On écrit ainsi {{H2O}}, HDO et {{fchim|D|2|O}} les [[formule chimique|formules chimiques]] de l'[[eau légère]], de l'eau semi-lourde et de l'[[eau lourde]]. Quand on n'utilise pas les symboles D et T, {{H2O}} représente la formule de l'eau quelle que soit la [[composition isotopique]] de son [[hydrogène]].</ref>.

Cet usage particulier est dû à l'[[effet isotopique]] particulièrement marqué pour l'hydrogène, qui se traduit par une modification substantielle des propriétés physiques et chimiques de l'hydrogène et de ses composés quand on y remplace le protium par le deutérium ou le tritium<ref group=alpha>L'effet isotopique est très notable aussi, quoique déjà moins, pour l'[[hélium]], le [[lithium]] et le [[béryllium]], mais ces [[élément chimique|éléments]] n'ont pas la même importance dans la nature et dans les applications.</ref>.

== Propriétés ==
Les propriétés des atomes étant essentiellement régies par leurs [[Configuration électronique|cortèges électroniques]], les isotopes d'un même élément chimique ont essentiellement les mêmes propriétés physiques et chimiques, qualitativement et quantitativement<ref group=alpha>Compte tenu du rapport des masses, pour ce qui concerne les [[grandeur spécifique|grandeurs par unité de masse]].</ref>. La différence de masse entre isotopes, parce qu'elle affecte l'[[énergie cinétique]] des atomes et des [[molécule]]s, entraîne cependant de légères différences de propriétés, appelées [[Effet isotopique|effets isotopiques]]. Ces effets sont d'autant plus importants que la différence relative de masse est grande ; ils sont donc maximaux pour l'[[hydrogène]] (la masse de [[deutérium|{{exp|2}}H]] est le double de celle de [[protium|{{exp|1}}H)]] et minimaux pour les éléments les plus lourds (la masse de [[uranium 235|{{exp|235}}U]], par exemple, n'est supérieure à celle de [[uranium 234|{{exp|234}}U]] que de 0,4 %).
* Un premier effet concerne les propriétés à l'équilibre. Quand dans un [[corps simple]] on remplace un [[atome]] par un isotope plus lourd, on augmente notamment, mais légèrement, les températures [[point de fusion|de fusion]] et [[point d'ébullition|d'ébullition]], ainsi que les chaleurs latentes correspondantes ([[enthalpie de fusion|de fusion]] et [[enthalpie de vaporisation|de vaporisation]]). Leurs valeurs sont ainsi de {{tmp|3.81|°C}}, {{tmp|101.42|°C}}, {{unité|6.132|kJ/mol}} et {{unité|41.521|kJ/mol}} pour l'[[eau lourde]] {{fchim|{{exp|2}}H|2|{{exp|16}}O}}, contre {{tmp|0|°C}}, {{tmp|100|°C}}, {{unité|6.007|kJ/mol}} et {{unité|40.657|kJ/mol}} pour l'[[eau légère]] {{fchim|{{exp|1}}H|2|{{exp|16}}O}}.
* Un second effet concerne la vitesse des processus de retour à l'équilibre (écoulement, [[diffusion de la matière|diffusion]], [[cinétique chimique|réactions chimiques]], etc.). Quand dans un [[corps simple]] on remplace un atome par un isotope plus lourd, toutes ces vitesses sont diminuées. La [[viscosité dynamique|viscosité]] de l'eau à {{tmp|20|°C}} est ainsi de {{unité|1.2467|e=-3|Pa||s}} pour l'eau lourde, contre {{unité|1.0016|e=-3|Pa||s}} pour l'eau légère.

Ces effets sont mis à profit pour séparer les isotopes (pour la recherche, la [[médecine nucléaire|médecine]] et l'[[industrie nucléaire]], notamment). Les températures d'ébullition légèrement différentes ont par exemple permis les premiers enrichissements isotopiques par distillation à l'aide d'une [[colonne de distillation à bande tournante]]<ref name="Urey1935">Milton H. Wahl and Harold C. Urey (1935). ''J. Chem. Phys.'' 3, 411. The Vapor Pressures of the Isotopic Forms of Water. {{lien brisé|url=http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v3/i7/p411_s1 |titre= }}.</ref>. L'[[enrichissement de l'uranium|enrichissement en {{exp|235}}U de l'uranium naturel]] se fait aujourd'hui par [[conduction thermique|diffusion thermique]], [[diffusion de la matière|diffusion]] à l'état gazeux, [[centrifugation gazeuse|centrifugation]] ou [[spectrométrie de masse|séparation électromagnétique]].

== Stabilité ==
Il existe 80 [[Élément chimique|éléments chimiques]] ayant au moins un [[isotope stable]], de l'[[hydrogène]] {{ind|1}}H au [[plomb]] {{ind|82}}Pb (81 éléments si l'on inclut le [[bismuth]] {{ind|83}}Bi<ref group=alpha>On sait depuis 2003 que le [[bismuth 209]] est radioactif, mais sa [[période radioactive|demi-vie]] est tellement grande ({{unité|19|e=18|années}} donc plus d'un milliard de fois l'[[âge de l'univers]] !) que pour toute considération pratique on peut le considérer comme stable.</ref>). Le [[technétium]] {{ind|43}}Tc, le [[prométhium]] {{ind|61}}Pm et tous les éléments de [[numéro atomique]] supérieur à 83 n'ont, quant à eux, aucun isotope stable.

[[Fichier:Table isotopes.svg|vignette|[[Carte des nucléides|Diagramme ''Z-N'']] et [[vallée de stabilité]] des isotopes.

Voir les détails sur le site suivant : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/diagrammeNZ_1.swf
]]
Le noyau d'un atome est constitué d'une part de protons qui se repoussent sous l'action de l'[[Électromagnétisme|interaction électromagnétique]] (les charges électriques de même nature se repoussent) mais qui s'attirent sous l'action de l'[[interaction forte]]. Dans un noyau, la stabilité est donc assurée par l'interaction forte, et par les neutrons qui, éloignant les protons les uns des autres, diminuent l'intensité de la répulsion électromagnétique entre les protons, d'où les propriétés suivantes :

Pour ces centaines d'isotopes naturels, les nombres respectifs de protons et de neutrons semblent respecter certaines règles :
* le nombre de neutrons est à peu près égal à celui des protons pour les éléments légers ; à partir du <sub>21</sub>Sc, le nombre de neutrons devient supérieur au nombre de protons, l'excédent dépassant 50 % pour les éléments les plus lourds ;
* certains noyaux particulièrement stables contiennent des protons ou des neutrons (ou les deux) en nombre égal à un des « [[Nombre magique (physique)|nombres magiques]] » suivants : {{retrait|1= 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. }}Selon les théories actuelles, ces valeurs correspondraient à des noyaux possédant des couches complètes de neutrons ou de protons ;
<!-- Incompréhensible...

Les règles :

Le niveau s contient 1+ 1/2.2 protons et ou neutrons soit 2 et constitue la première couche.
 
Le niveau p en contient 1+ 3/2.2+1+1/2.2 soit 6 à ajouter à la couche s soit 6+2= 8.

La troisième couche contient les niveaux s et d on trouve facilement 12 à ajouter à 8 soit 20.

La quatrième couche contient les niveaux p et f soit 20 ce qui devrait faire 20+20= 40 mais le potentiel crée par le centre du noyau fait que le premier élément du niveau g est proche de la {{4e}} couche et il faut ajouter à cette couche g9/2 soit 10 nucléons ainsi la {{4e}} couche se trouve pour 50 nucléons.

La cinquième couche comporte les niveaux s d g (amputé du g 9/2) et ajouté du h11/2 soit 76 ajouté au 50 précédent fait un total de 126.
On y trouve notamment le plomb dont l'isotope le plus stable contient 82 protons et 126 neutrons. Il est doublement magique. la valeur suivante est 184.

Ce sont des noyaux sphériques. Entre ces valeurs se trouvent des noyaux déformés en cigare ou en soucoupe, moins stables.
Le noyau à 126 protons n'a pas pu être créé encore ; il sera instable sans doute mais on approche de cette valeur en combinant 2 atomes. -->
* les éléments de nombre Z impair possèdent moins d'isotopes stables que les éléments de nombre Z pair.
Il existe des milliers de noyaux instables, de durée de vie très courte (jusqu'à {{unité|e-23 seconde}}), qui ne peuvent être produits qu'en laboratoire. On les qualifie de [[Noyau exotique|noyaux exotiques]], notamment  en raison de leurs propriétés spécifiques (grandes déformations, halos de neutron, etc.).

== Table des isotopes ==
{{boîte déroulante/début|alignT=center|titre=Table des isotopes}}
{{Table des isotopes}}
{{boîte déroulante/fin}}

== Analyses isotopiques ==
Les analyses isotopiques consistent à mesurer la [[composition isotopique]] d'un certain [[élément chimique]] dans un matériau ([[minéral]], [[roche]], [[tissu biologique]]{{etc.}}), ou bien seulement un ou quelques [[rapport isotopique|rapports isotopiques]] de cet élément. Elles servent à [[datation|dater]] le matériau (sa formation ou certains événements qu'il a subis) ou à en établir l'origine.

=== Méthodes ===
{{article détaillé| Spectrométrie de masse}}
La mesure d'une composition ou d'un rapport isotopique peut se faire ''{{page h'|in situ}}'' (directement sur le matériau) ou ''[[ex situ]]'' (sur un échantillon prélevé et préparé pour l'analyse). Les mesures ''in situ'' ont l'avantage de permettre une cartographie des rapports isotopiques, mais les mesures ''ex situ'' sont généralement plus précises.

Une large majorité des analyses isotopiques sont faites ''ex situ'' dans un [[spectrométrie de masse|spectromètre de masse]] : une partie des atomes d'un échantillon sont [[ionisation|ionisés]], les ions sont accélérés par un [[champ électrique]] indépendamment de leur masse puis les ions de masses différentes sont séparés par un [[champ magnétique]] et recueillis séparément, on mesure alors les nombres d'ions recueillis ayant les masses auxquelles on s'intéresse et on en calcule les rapports ou les proportions.
* Dans les spectromètres de masse à source solide, l'échantillon est généralement un dépôt solide obtenu par dissolution acide d'un morceau du matériau étudié, séparation chimique dé l'[[élément chimique]] étudié, dépôt liquide sur un filament et séchage.
* Dans les spectromètres de masse à source gazeuse, l'échantillon est le gaz ([[argon]], [[xénon]], [[dioxygène]]{{etc.}}) se dégageant d'un morceau du matériau étudié, par chauffage progressif.
Outre la source des ions, les spectromètre diffèrent par leur [[tension électrique|tension]] accélératrice, la puissance de leur [[électroaimant]] et le processus de mesure des nombres d'ions. Les spectromètres de masse de dernière génération sont des appareils de très haute technologie, permettant la mesure des rapports isotopiques avec une précision de l'ordre du millionième.

Les analyses isotopiques ''in situ'' sont réalisées à l'aide d'une [[Spectrométrie de masse des ions secondaires|sonde ionique]]. Un fragment de l'objet étudié est bombardé par un faisceau d'ions (d'un même [[élément chimique]] qu'on n'analysera pas) et émet un faisceau d'ions « secondaires » représentatif de la composition chimique et isotopique de la surface de l'objet. Ces ions sont ensuite analysés « en vol » par spectrométrie de masse.

Une méthode complètement différente des précédentes est la mesure de vibrations atomiques dans un [[microscope électronique]], décrite en 2022. Il devient possible d'identifier les isotopes chimiques à une échelle sub-nanométrique. Ceci devrait permettre, à cette résolution, de construire et suivre des domaines isotopiques<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Jordan A. |nom1=Hachtel |titre=Isotopes tracked on a sub-nanometre scale using electron spectroscopy |périodique=Nature |volume=603 |numéro=7899 |date=2022-03 |doi=10.1038/d41586-022-00545-1 |lire en ligne=https://www.nature.com/articles/d41586-022-00545-1 |consulté le=2022-03-11 |pages=36–37}}.</ref>.

=== Applications ===
{{article détaillé| Datation radiométrique| Paléoclimatologie| Traceur isotopique{{!}}Traçage isotopique}}
Les applications des analyses isotopiques mettent à profit la variabilité de la [[composition isotopique]] de nombreux [[élément chimique|éléments chimiques]], due aux différences de caractéristiques nucléaires et de propriétés physicochimiques des isotopes d'un même élément :
* les caractéristiques nucléaires des différents isotopes peuvent être très différentes :
** dans la [[nucléosynthèse stellaire]], ces isotopes sont produits dans des proportions différentes par les différents processus ([[fusion nucléaire]], [[processus s]], [[processus p]], [[spallation]]),
** l'abondance d'un isotope peut diminuer au cours du temps parce qu'il est [[radioisotope|radioactif]],
** l'abondance d'un isotope peut augmenter au cours du temps parce qu'il est [[nucléide radiogénique|radiogénique]] ou [[nucléide cosmogénique|cosmogénique]] ;
* la présence de neutrons en nombres différents entraîne des différences entre les propriétés électroniques et les masses des différents isotopes, ce qui se traduit par des différences de propriétés physiques ([[transition de phase|transitions de phase]], [[diffusion gazeuse]]) et chimiques ([[fonction d'état|grandeurs thermodynamiques]], [[cinétique chimique|vitesses de réaction]]) :
** la proportion des différents isotopes peut ne pas être la même dans deux [[substance chimique|substances]] en équilibre. Cet effet est surtout sensible pour les éléments les plus légers ([[hydrogène|H]], [[hélium|He]], [[lithium|Li]], [[béryllium|Be]], [[bore|B]], [[carbone|C]], [[azote|N]], [[oxygène|O]]),
** les substances différant par leur composition isotopique se transforment ([[condensation]] ou [[évaporation]], [[fusion (physique)|fusion]] ou [[solidification]]) ou [[réaction chimique|réagissent]] à des vitesses différentes.

Ces différents processus à l'origine des différences de composition isotopique ont de nombreuses applications :
* les différences de productivité nucléosynthétique permettent de tracer l'origine des constituants primordiaux du [[Système solaire]] ([[grains présolaires]], [[Inclusion minérale riche en calcium et en aluminium|CAI]], [[chondre]]s) ;
* le caractère radioactif, radiogénique ou cosmogénique de certains isotopes permet la [[datation radiométrique|datation]] de différents événements (mort d'un [[organisme (physiologie)|organisme]], formation d'une [[roche]] ou d'un [[minéral]], [[métamorphisme]], [[impact cosmique]]{{etc.}}). Il en découle un grand nombre de méthodes de datation différentes, applicables à différents contextes géologiques et différentes échelles de temps : [[datation au carbone 14]], [[datation rubidium-strontium]], [[datation uranium-plomb]], [[datation argon-argon]], [[datation par les traces de fission]], [[datation par le déséquilibre radioactif]], [[datation par un isotope cosmogénique]], [[Radioactivité éteinte#Datation par radioactivité éteinte|datation par une radioactivité éteinte]]{{etc.}}

Un exemple très connu de couple d'isotopes est constitué par le [[carbone]] : le carbone est présent en grande majorité sous son isotope de [[masse atomique]] 12 (le « {{nobr|carbone 12}} ») ; d'autre part, on peut trouver en faible quantité l'isotope de masse atomique 14 (le {{nobr|[[carbone 14]]}}), qui est chimiquement strictement équivalent au {{nobr|carbone 12}}, mais qui est radioactif. En effet, les neutrons supplémentaires du noyau rendent l'atome instable. Il se désintègre en donnant de {{nobr|l'[[azote]] 14}} et en émettant un [[radioactivité|rayonnement bêta]].

* Le rapport {{exp|18}}O/{{exp|16}}O (par exemple dans les apatites des fossiles de [[vertébrés]]) permet, dans une certaine mesure, de reconstituer certains paléoclimats<ref>Živilė Žigaité, ''Le rapport {{exp|18}}O/{{exp|16}}O dans les apatites des vertébrés du Paléozoïque : possibilités et limites des reconstitutions paléoclimatiques'' ; Palaeoclimate and Stable Isotope Geochemistry</ref> ;
* Dans le domaine médical ([[médecine légale]], [[médecine du travail]], [[toxicologie]]{{etc.}}) l'analyse isotopique permet de différencier diverses sources de contamination, et souvent d'identifier ainsi la source d'une intoxication<ref>{{article| auteur1=S. C. Maisant| auteur2=A. F. Villa| auteur3=J. Poupon| auteur4=J. Langrand| auteur5=R. Garnier| année=2016| titre=L’analyse isotopique du plomb: un outil utile en santé au travail quand les sources d’exposition au plomb sont multiples| périodique=Archives des Maladies Professionnelles et de l'Environnement| volume=77| numéro=3|pages=485| résumé=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1775878516306622}}.</ref>.
* Dans le domaine de l'[[évaluation environnementale]], l'analyse isotopique d'un organisme, du [[Sol (pédologie)|sol]] ou de [[sédiment]]s permet de différencier la partie naturelle de la part anthropique d'une contamination par certains métaux, dont le plomb<ref name=AnIsotop2012>{{article| langue=en| auteur1=P. Álvarez-Iglesias| auteur2=B. Rubio| auteur3=J. Millos| titre=Isotopic identification of natural vs. anthropogenic lead sources in marine sediments from the inner Ría de Vigo (NW Spain)| périodique=Science of The Total Environment| volume=437| jour=15| mois=octobre| année=2012| pages=22-35}}.</ref>. Sur la base de signatures isotopiques particulières, on peut distinguer le plomb de céramiques, du plomb issu de la combustion du charbon et de l'essence<ref name=AnIsotop2012/>. On peut ainsi tracer l'origine d'une pollution actuelle ou passée (déposée dans les sédiments). On a ainsi pu montrer que dans la Baie de San Simón (partie intérieure de la [[Rías Baixas|Ría de Vigo]] située au nord-ouest de l'Espagne), selon les époques, l'homme a été responsable de 25 à 98 % des apports de plomb trouvé dans les échantillons de la [[estran|zone intertidale]], et de 9 à 84 % dans les échantillons [[zone néritique|subtidaux]]. Les variations temporelles observées dans les carottes de sédiments ont pu être reliées, d'abord aux retombées de [[fumée]]s de combustion de [[charbon]] (60 à 70 % du plomb de la baie) avant la création d'une usine de [[céramique]] dans la région (dans les années 1970), qui est alors devenue la principale source de plomb (de 95 à 100 % des apports), avant qu'une nouvelle source soit dominante : l'[[tétraéthylplomb|essence plombée]]<ref name=AnIsotop2012/>. L'histoire des immiscions de plomb dans l'environnement de cette baie a pu être ainsi déterminée pour tout le {{s-|XX|e}}, et même pour le {{s-|XIX|e}} pour la zone subtidale<ref name=AnIsotop2012/>.
* L'analyse isotopique est utilisée dans les études du [[réseau trophique]]. En effet, les consommateurs présentent une signature isotopique directement reliée à celle de leurs aliments (elle en diffère peu, et suivant une loi connue). En analysant les rapports isotopiques d'un consommateur et de ses aliments potentiels, il est possible de reconstituer le régime probable du consommateur<ref name="HetteTronquart2016">N Hette-Tronquart, J Belliard, ''Caractérisation des réseaux trophiques en cours d’eau'', 2016 ([https://www.researchgate.net/publication/299511665_STUDY_OF_STREAM_FOOD_WEBS_-_RESULTS_AND_SYNTHESIS_OF_PROJECT_33_1ST_STAGE_2013-2015_PERSPECTIVES_FOR_THE_NEXT_STAGE_2016-2017])</ref>.
* La lutte contre les [[fraude]]s utilise la précision de ces analyses pour élucider des responsabilités criminelles (détermination de la marque d'une cartouche de chasse ou origine d'une balle à partir d'un échantillon de plomb) ou de [[Fraude alimentaire|fraudes alimentaires]]<ref name=Piasentier2003/> (par exemple l'analyse des [[rapport isotopique|rapports isotopiques]] stables ({{exp|13}}C/{{exp|12}}C et {{exp|15}}N/{{exp|14}}N) d'échantillons de viande d'agneau (mesurée par spectrométrie de masse isotopique) permet de confirmer ou infirmer une origine géographique, ou même de savoir si l'animal a uniquement tété le lait de sa mère, ou reçu des supplémentations solides (maïs, soja…) ou été nourri d'herbe naturelle<ref name=Piasentier2003/>… <br/> Ces analyses permettent aussi de différencier certains types d'agneau, mais aussi de vin, de jus de fruits, de miel<ref name=Piasentier2003>E. Piasentier, R. Valusso, F. Camin, G. Versini, ''Stable isotope ratio analysis for authentication of lamb meat'' ; Meat Science, Volume 64, Issue 3, July 2003, Pages 239–247 ([Résumé])</ref> ou de produits laitiers et fromages (dont AOC par exemple<ref>M.A Brescia, M Monfreda, A Buccolieri, C Carrino, ''Characterisation of the geographical origin of buffalo milk and mozzarella cheese by means of analytical and spectroscopic determinations'' ; Food Chemistry Volume 89, Issue 1, January 2005, Pages 139–147 ([http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814604001827 résumé])</ref>). <br/>Un simple échantillon haché solide suffit et permet d'acquérir l'information pour un grand nombre de métabolites (acides aminés, acides gras, sucres, etc.)<ref>D. Sacco, M.A. Brescia, A. Buccolieri, A. Caputi Jambrenghi, ''Geographical origin and breed discrimination of Apulian lamb meat samples by means of analytical and spectroscopic determinations'' ; Meat Science Volume 71, Issue 3, November 2005, Pages 542–548 ([http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0309174005001865 Résumé])</ref>.

==== Analyses isotopiques en archéologie ====
Depuis les années 90, l’[[archéologie]] a connu de nombreuses avancées en termes de techniques d’analyse, ce qui a non seulement permis de dater des échantillons, mais aussi d’obtenir des informations sur l’alimentation des populations animales et humaines<ref name=":0">{{Article|langue=fr|prénom1=Estelle|nom1=Herrscher|titre=Détection isotopique des modalités d’allaitement et de sevrage à partir des ossements archéologiques|périodique=Cahiers de Nutrition et de Diététique|volume=48|numéro=2|pages=75–85|date=2013-04|doi=10.1016/j.cnd.2012.12.004|lire en ligne=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0007996012002258|consulté le=2023-12-10}}</ref>. Il est donc possible de savoir quel régime alimentaire a été suivi par un individu à une époque et à une localisation donnée et ce à différents moments de sa vie selon le tissu squelettique étudié<ref name=":1">{{Article|prénom1=Estelle|nom1=Herrscher|titre=Alimentation d’une population historique: Analyse des données isotopiques de la nécropole Saint-Laurent de Grenoble ({{sp-|XIII|-|X}}, France)|périodique=Bulletins et mémoires de la société d'anthropologie de Paris|volume=15|numéro=3-4|pages=149–269|date=2003-12-01|issn=0037-8984|issn2=1777-5469|doi=10.4000/bmsap.550|lire en ligne=http://journals.openedition.org/bmsap/550|consulté le=2023-12-10}}</ref>. En effet, la composition chimique des ossements dépend en partie des aliments consommés durant la vie et plus généralement de l’environnement de vie<ref name=":0" />. Avec ces informations, il est possible de faire un lien entre l’alimentation et la place de l’individu en s’appuyant sur d’autres ressources archéologiques<ref>{{Article|langue=fr|prénom1=Estelle|nom1=Herrscher|prénom2=Hervé|nom2=Bocherens|prénom3=Frédérique|nom3=Valentin|prénom4=Renée|nom4=Colardelle|titre=Comportements alimentaires au Moyen Âge à Grenoble : application de la biogéochimie isotopique à la nécropole Saint-Laurent ({{sp-|XIII|-|XV|s}}, Isère, France)|périodique=Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series III - Sciences de la Vie|volume=324|numéro=5|pages=479–487|date=2001-05|doi=10.1016/S0764-4469(01)01316-6|lire en ligne=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0764446901013166|consulté le=2023-12-10}}</ref>.

L’analyse isotopique est l’une des méthodes les plus utilisées en [[archéologie]] à ce jour. Elle est utilisée entre autres à Grenoble au [[musée archéologique Saint-Laurent]]. Ce lieu n'est pas un simple musée puisque des recherches en archéologie sont encore en cours. En complément de cette méthode utilisant des isotopes, on peut s’appuyer sur l’usure dentaire et la présence de caries<ref name=":1" />.

En archéologie, l’analyse isotopique consiste à déterminer après extraction du collagène d’ossements et de dents fossilisées différents [[Rapport isotopique|rapports isotopiques]] : [[Carbone 13|<sup>13</sup>C]]/[[Carbone 14|<sup>14</sup>C]], [[Carbone 13|<sup>13</sup>C]]/[[Azote 15|<sup>15</sup>N]], [[Azote 15|<sup>15</sup>N]]/[[Azote 14|<sup>14</sup>N]], [[Strontium 87|<sup>87</sup>Sr]]/[[Strontium 86|<sup>86</sup>Sr]] , [[Strontium|Sr]]/[[Calcium|Ca]], [[Oxygène 18|<sup>18</sup>O]]/[[Oxygène 16|<sup>16</sup>O]]. Elle est également utilisée pour étudier des tissus humains tels que les cheveux et la peau, remarquablement conservés dans des milieux humides, désertiques ou gelés<ref name=":2">{{Ouvrage|langue=fr|prénom1=François|nom1=Djindjian|titre=Manuel d'archéologie|éditeur=Armand Colin|date=2011|isbn=978-2-200-26676-9|doi=10.3917/arco.djind.2011.01|lire en ligne=http://www.cairn.info/manuel-d-archeologie--9782200266769.htm|consulté le=2023-12-10}}</ref>. L’analyse du rapport [[Carbone 13|<sup>13</sup>C]]/[[Carbone 14|<sup>14</sup>C]], plus connue sous le nom la [[Datation par le carbone 14|datation par carbone 14]], et l’analyse du rapport [[Strontium 87|<sup>87</sup>Sr]]/[[Strontium 86|<sup>86</sup>Sr]] donne accès à l’âge des échantillons. L’analyse des rapports [[Carbone 13|<sup>13</sup>C]]/[[Azote 15|<sup>15</sup>N]], [[Azote 15|<sup>15</sup>N]]/[[Azote 14|<sup>14</sup>N]], [[Strontium|Sr]]/[[Calcium|Ca]] permettent quant à eux d’en apprendre plus sur le régime alimentaire associé aux échantillons retrouvés. Plus particulièrement, le rapport [[Carbone 13|<sup>13</sup>C]]/[[Azote 15|<sup>15</sup>N]] permet de distinguer les régimes alimentaires des carnivores aux herbivores et met en lumière la consommation de certaines plantes telles que les plantes marines, de climat tempéré ou tropical<ref name=":2" />.

== Séparation des isotopes ==
Pour la recherche (étude des propriétés d'un isotope particulier ou préparation de [[traceur isotopique|traceurs isotopiques]]), pour les applications médicales et pour l'[[industrie nucléaire]] civile ([[réacteur nucléaire|réacteurs]]) ou militaire ({{lnobr|bombe A|bombes A}}), on a besoin, à partir d'une [[substance chimique|substance]] ayant une certaine [[composition isotopique]] pour un certain [[élément chimique|élément]] (généralement sa composition naturelle), de l'enrichir en l'un de ses isotopes, voire de séparer le plus complètement possible un ou plusieurs isotopes.

=== Méthodes ===
{{article détaillé| Enrichissement de l'uranium}}
Quand les quantités à produire sont relativement faibles (du gramme au kilogramme), la séparation des isotopes d'une substance peut se faire par [[spectrométrie de masse]], en utilisant des spectromètres de masse fondés sur le même principe que ceux utilisés pour la mesure des [[composition isotopique|compositions isotopiques]], mais adaptés à la récolte des isotopes séparés par le champ magnétique de l'aimant du spectromètre, à une échelle semi-industrielle.

Pour des quantités plus importantes, notamment pour [[Enrichissement de l'uranium|enrichir l'uranium en {{nobr|uranium 235}}]] dans l'industrie nucléaire, on utilise surtout la [[Enrichissement de l'uranium#Diffusion gazeuse|diffusion]] et la [[Enrichissement de l'uranium#Centrifugation|centrifugation]], appliquées à l'[[hexafluorure d'uranium]] [[gaz]]eux.

== Notes et références ==
=== Notes ===
{{références| groupe=alpha}}

=== Références ===
{{Références}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets| commons=Category:Isotopes| wikt=isotope}}

=== Articles connexes ===
{{colonnes| taille=15|
* [[Isobare (chimie)]]
* [[Isotone]]
* [[Classification périodique des éléments]]
* [[Période radioactive]]
* [[Radioactivité]]
* [[Noyau exotique]]
* [[Table des isotopes]]
* [[Isotope stable]]
* [[Hydrologie isotopique]]
* [[Radioisotope synthétique]] 
* [[Chronologie isotopique]]
* [[Méthodes scientifiques de l'archéologie]]
* [[Paléontologie]]
* [[Paléoclimatologie]]
* [[Rapport isotopique]]
}}

=== Liens externes ===
* {{en}} [http://isotopes.lbl.gov/ The Isotopes Project Home Page] (Compilation et diffusion de données sur les isotopes)

{{Tableau périodique des isotopes (navigation)}}
{{Portail| physique| chimie}}

[[Catégorie:Isotope| ]]
[[Catégorie:Classification chimique]]
[[Catégorie:Physique nucléaire]]
[[Catégorie:Chimie nucléaire]]