Quels éléments sont des isotopes ?

Tous les éléments sont des isotopes. Bien que tous les atomes d'un élément donné aient le même numéro atomique (nombre de protons), le poids atomique (nombre de protons et de neutrons ensemble) varie. Le terme "isotope" fait référence à cette variation de poids atomique - deux atomes avec le même nombre de protons et un nombre différent de neutrons sont deux isotopes du même élément.

Les protons sont des particules chargées positivement dans le noyau d'un atome. Un atome, dans son ensemble, porte une charge neutre, de sorte que chaque proton chargé positivement est équilibré par une particule chargée négativement. Ces particules négatives - les électrons - orbitent à l'extérieur du noyau. La configuration orbitale des électrons détermine comment un atome va réagir et se lier à d'autres atomes, donnant à chaque élément ses caractéristiques chimiques et physiques spécifiques. Chaque élément a un numéro atomique unique imprimé au-dessus de l'abréviation chimique sur le tableau périodique.

Les neutrons sont des particules subatomiques qui ne portent aucune charge, de sorte que le nombre de neutrons dans le noyau d'un atome n'affecte pas le nombre d'électrons ou leur configuration orbitale. Deux atomes avec le même nombre de protons et un nombre différent de neutrons auront les mêmes propriétés physiques et chimiques mais des poids atomiques différents. Ces deux atomes sont des isotopes différents du même élément. Par exemple, l'isotope le plus courant de l'hydrogène est H-1, ce qui signifie que l'atome a un proton et aucun neutron, mais il existe également des isotopes H-2 et H-3, avec respectivement un et deux neutrons. Le tableau périodique donne le poids atomique moyen d'un élément sous le symbole chimique de l'élément.

Les isotopes les plus lourds d'un atome sont souvent instables et se décomposent en isotopes plus légers au fil du temps. Cette désintégration atomique libère de l'énergie sous forme de rayonnement alpha, bêta et gamma. L'hydrogène-3, par exemple, est radioactif et se décompose en hydrogène-2. Tous les éléments ont des isotopes radioactifs qui se désintègrent à des taux variables. Le taux de désintégration est mesuré en demi-vies - le temps qu'il faut à la moitié des isotopes radioactifs dans un échantillon d'un élément donné pour se désintégrer en isotopes plus légers. La demi-vie de l'hydrogène-3 est de 12,32 ans.

Les chercheurs et les professionnels de la santé font un usage intensif des isotopes radioactifs. En mesurant la quantité d'isotope radioactif naturel 14, les archéologues et les paléontologues peuvent déterminer l'âge approximatif d'un fossile ou d'un artefact. Les médecins utilisent les isotopes iode-131 et baryum-137 comme traceurs radioactifs pour détecter les problèmes cardiaques, les tumeurs cérébrales et d'autres anomalies, et le cobalt-60 sert de source de rayonnement pour arrêter le développement de tumeurs cancéreuses.