Éléments, atomes et électrons
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1 .5
Les isotopes
On vien t de montrer que chaque atome d'un élément donné contient un
nombre précis de protons et d'électrons. Par exemple, un atome d'hydrogène contient toujours un proton et un électron, un atome de carbone possède invariablement six protons et six électrons, etc. Par contre,
certains atomes d'un élément déterminé peuvent contenir un nombre
variable de neutrons.
C'est ainsi qu'une faible proportion d'atomes d'hydrogène possèdent
un neutron alors que la majorité en est dépourvue et que certains atomes de carbone disposent de sept ou huit neutrons à la place du nombre
habituel de six. Ces variétés différentes d'un même élément sont appelées des isotopes. Les isotopes présentent les mêmes propriétés chimiques mais ils se distinguent par des nombres de masse différents et
donc par des masses inégales.
Dans un organisme vivant, les isotopes des éléments sont parfaitement interchangeables, encore que l'isotope le plus lourd réagisse plus
lentement. La différence de la vitesse de réaction entre deux isotopes
dépend de la différence de masse. L'hydrogène normal ( 1 H) est deux
fois plus léger que le deutérium ( 2 H, souvent symbolisé par D), de sorte
qu'il réagit beaucoup plus rapidement. Les voies métaboliques en biochimie sont investiguées en remplaçant l'hydrogène par du deutérium,
notamment en faisant intervenir de l'oxyde de deutérium (D20, eau
lourde) à la place d'eau ordinaire (H20). Le devenir du deutérium dans
le processus biochimique peut être suivi à la trace grâce à une simple
analyse de routine. Voilà pourquoi, on emploie souvent, pour désigner
des isotopes tels que le deutérium, le terme de « traceur 3 ».
Les isotopes des éléments peuvent être stables ou pas. Les noyaux
atomiques d'isotopes stables tels que '�C ou '�C ne subissent aucune
modification au cours du temps, alors que ceux, instables, de l'isotope
'iC se décomposent spontanément selon une cadence déterminée.
C'est le noyau atomique dudit isotope qui se désintègre. Un tel compor·
tement résulte souvent d'une proportion trop élevée de neutrons par
rapport aux protons dans le noyau. Dans ces isotopes instables, un neutron en surplus peut se transformer en un proton et un électron. Le
proton, pour sa part, reste dans le noyau tandis que l'électron est éjecté
sous une forme très énergétique, ce que l'on peut détecter à l'aide d'un
instrument ad hoc. Cet électron de haute énergie est appelé une particule 13 et ce type de décomposition a reçu le nom de désintégration (3.
La conversion d'un neutron dans '!C en un proton et un électron
transforme le noyau en un autre contenant sept neutrons et sept protons. Bref, le résultat est une transmutation en un isotope de l'azote.
La réaction peut être représentée par l'équation :
'!C - '�N + particule �
Cette réaction se déroule très lentement, la moitié de la quantité
originale de carbone-14 ne disparaissant qu'après une période de
5.760 années. La désintégration des isotopes instables est généralement
appelée désintégration radioactive. Les désintégrations radioactives
3. Nd.Tr.: on parle aussi d'atome «marqué».
Les divers isotopes
d'un élément se distinguent
par leur nombre de masse.
(
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Les isotopes
On vien t de montrer que chaque atome d'un élément donné contient un
nombre précis de protons et d'électrons. Par exemple, un atome d'hydrogène contient toujours un proton et un électron, un atome de carbone possède invariablement six protons et six électrons, etc. Par contre,
certains atomes d'un élément déterminé peuvent contenir un nombre
variable de neutrons.
C'est ainsi qu'une faible proportion d'atomes d'hydrogène possèdent
un neutron alors que la majorité en est dépourvue et que certains atomes de carbone disposent de sept ou huit neutrons à la place du nombre
habituel de six. Ces variétés différentes d'un même élément sont appelées des isotopes. Les isotopes présentent les mêmes propriétés chimiques mais ils se distinguent par des nombres de masse différents et
donc par des masses inégales.
Dans un organisme vivant, les isotopes des éléments sont parfaitement interchangeables, encore que l'isotope le plus lourd réagisse plus
lentement. La différence de la vitesse de réaction entre deux isotopes
dépend de la différence de masse. L'hydrogène normal ( 1 H) est deux
fois plus léger que le deutérium ( 2 H, souvent symbolisé par D), de sorte
qu'il réagit beaucoup plus rapidement. Les voies métaboliques en biochimie sont investiguées en remplaçant l'hydrogène par du deutérium,
notamment en faisant intervenir de l'oxyde de deutérium (D20, eau
lourde) à la place d'eau ordinaire (H20). Le devenir du deutérium dans
le processus biochimique peut être suivi à la trace grâce à une simple
analyse de routine. Voilà pourquoi, on emploie souvent, pour désigner
des isotopes tels que le deutérium, le terme de « traceur 3 ».
Les isotopes des éléments peuvent être stables ou pas. Les noyaux
atomiques d'isotopes stables tels que '�C ou '�C ne subissent aucune
modification au cours du temps, alors que ceux, instables, de l'isotope
'iC se décomposent spontanément selon une cadence déterminée.
C'est le noyau atomique dudit isotope qui se désintègre. Un tel compor·
tement résulte souvent d'une proportion trop élevée de neutrons par
rapport aux protons dans le noyau. Dans ces isotopes instables, un neutron en surplus peut se transformer en un proton et un électron. Le
proton, pour sa part, reste dans le noyau tandis que l'électron est éjecté
sous une forme très énergétique, ce que l'on peut détecter à l'aide d'un
instrument ad hoc. Cet électron de haute énergie est appelé une particule 13 et ce type de décomposition a reçu le nom de désintégration (3.
La conversion d'un neutron dans '!C en un proton et un électron
transforme le noyau en un autre contenant sept neutrons et sept protons. Bref, le résultat est une transmutation en un isotope de l'azote.
La réaction peut être représentée par l'équation :
'!C - '�N + particule �
Cette réaction se déroule très lentement, la moitié de la quantité
originale de carbone-14 ne disparaissant qu'après une période de
5.760 années. La désintégration des isotopes instables est généralement
appelée désintégration radioactive. Les désintégrations radioactives
3. Nd.Tr.: on parle aussi d'atome «marqué».
Les divers isotopes
d'un élément se distinguent
par leur nombre de masse.
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