Exemple des atomes isotopes

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Un isotope et/ou un nucléide est spécifié par le nom de l`élément particulier (ce qui indique le numéro atomique) suivi d`un tiret et du numéro de masse (e. La séparation de l`hydrogène et du deutérium est inhabituelle parce qu`elle est basée sur des propriétés chimiques plutôt que physiques, par exemple dans le processus de sulfure Girdler. La théorie prédit que beaucoup d`isotopes et de nucléides apparemment «stables» sont radioactifs, avec des demi-vies extrêmement longues (ce qui rend possible la décomposition des protons, ce qui rendrait tous les nucléides finalement instables). Cependant, dans le cas de trois éléments (tellure, indium et rhénium), l`isotope le plus abondant trouvé dans la nature est en fait un (ou deux) radioisotope (s) extrêmement longue durée de vie de l`élément, en dépit de ces éléments ayant un ou plusieurs isotopes stables. Le carbone-12 est un isotope stable, tandis que le carbone-14 est un isotope radioactif (radio-isotope). La plupart des isotopes stables ne subissent pas de désintégration radioactive, mais quelques-uns le font. À titre d`exemple, lorsque U-238 se décompose en Th-234, l`atome d`uranium est l`isotope parent, tandis que l`atome de thorium est le isotopique de la fille. Par exemple, Soddy avait montré en 1910 qu`il était impossible de séparer le mésothéliorium (plus tard le 228Ra), le radium (226Ra, l`isotope le plus long) et le thorium X (224Ra). Puisque chaque atome d`uranium a 92 protons, les isotopes doivent avoir 142, 143 et 146 neutrons respectivement.

Les propriétés chimiques des isotopes d`un seul élément tendent à être presque identiques. Parmi les 253 nucléides jamais observés à la décomposition, seulement 90 de ces derniers (tous des premiers 40 éléments) sont théoriquement stables à toutes les formes connues de décomposition. Le nombre de masses a très peu d`incidence sur les réactions chimiques; par conséquent, la réactivité et les réactions chimiques des différents isotopes d`un élément sont presque identiques. Les propriétés physiques des isotopes sont différentes les unes des autres puisque ces propriétés dépendent souvent de la masse. Ces différences de masse affectent également le comportement de leurs liaisons chimiques respectives, en changeant le centre de gravité (masse réduite) des systèmes atomiques. Au fur et à mesure que le nombre de protons augmente, le rapport entre les neutrons et les protons est nécessaire pour assurer un noyau stable (voir graphique à droite). Comme les modes vibrationnels permettent à une molécule d`absorber les photons des énergies correspondantes, les isotopologues ont des propriétés optiques différentes dans la gamme infrarouge. Lorsque les radio-isotopes subissent une désintégration radioactive, l`isotope initial peut être différent de l`isotope résultant. De petites corrections sont dues à l`énergie de liaison du noyau (voir défaut de masse), la légère différence de masse entre le proton et le neutron, et la masse des électrons associés à l`atome, ce dernier parce que le rapport électron: nucléon diffère entre les isotopes. La masse d`un neutron est presque identique à celle d`un proton. Les isotopes post-primordiaux ont été créés par bombardement de rayons cosmiques comme nucléides cosmogéniques (e. ajout dans les nucléides radioactifs qui ont été créés artificiellement, il y a 3 339 nucléides connus actuellement.

En raison de leur nombre impair de neutrons, les nucléides pair-impairs tendent à avoir de grandes sections transversales de capture de neutrons, en raison de l`énergie qui résulte des effets d`appariement de neutrons. Ces 53 nucléides stables ont un nombre pair de protons et un nombre impair de neutrons. Les isotopes instables (radioactifs) sont primordiaux ou postprimordiaux. Puisque chaque atome de carbone a 6 protons, les isotopes doivent avoir des numéros de masse atomique de 12, 13 et 14. Par exemple, le 14C est une forme radioactive de carbone, alors que le 12C et le 13C sont des isotopes stables. De nombreux isotopes ont un ratio de protons à neutrons qui les rend instables et, par conséquent, ils sont radioactifs.