Les éléments sont différenciés en fonction du nombre de protons dans leur noyau. L'hydrogène, par exemple, a un proton dans son noyau, tandis que l'or en a 79. Les protons ont une charge positive et pèsent une unité de masse atomique. Les noyaux contiennent également généralement des neutrons, qui pèsent à peu près le même poids que les protons mais n'ont aucune charge.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Deux atomes qui contiennent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons sont des isotopes du même élément. Leurs masses sont différentes, mais ils réagissent chimiquement de la même manière.
Numéro de masse atomique
Les isotopes ne reçoivent généralement pas de noms spéciaux, à l'exception du deutérium et du tritium, qui sont des isotopes de l'hydrogène. Au lieu de cela, les isotopes sont simplement étiquetés en fonction de leur numéro de masse atomique. Ce nombre fait référence à la masse du noyau de l'élément. Parce que les protons et les neutrons ont à peu près le même poids, le nombre de masse atomique est simplement la somme des protons et des neutrons dans le noyau. Tout le carbone a six protons, mais différents isotopes ont un nombre différent de neutrons. Le carbone 12 est le plus courant, avec six neutrons, mais le carbone 13 et le carbone 14 - avec respectivement sept et huit neutrons - sont également présents naturellement.
Chimie
Les charges positives et négatives s'attirent. Pour qu'un atome ou une molécule soit stable, il doit avoir une charge nette de zéro, ce qui signifie que les charges positives et négatives s'annulent. Le nombre de protons chargés positivement dans le noyau détermine le nombre d'électrons chargés négativement qui orbitent autour du noyau. Les réactions chimiques sont entraînées par l'interaction entre les charges positives et négatives - les protons et les électrons - de différents atomes. Parce que les neutrons ne sont ni positifs ni négatifs, ils n'influencent pas les réactions chimiques. En d'autres termes, différents isotopes ne se comportent pas différemment lors de réactions chimiques ou lors de la formation de composés. Ils ne se distinguent que par leur poids.
Masse isotopique moyenne
Le tableau périodique répertorie les masses atomiques de chaque élément. Habituellement, ce nombre est un nombre décimal plutôt qu'un nombre entier. Ce n'est pas parce qu'un atome individuel d'hydrogène pèse 1,0079 unité de masse atomique - les neutrons et les protons pèsent chacun une unité de masse atomique, donc tout atome donné a une valeur de nombre entier pour la masse. Le nombre indiqué dans le tableau périodique est une moyenne pondérée des isotopes naturels d'un élément. Presque tout l'hydrogène n'a qu'un proton et aucun neutron, mais un petit pourcentage d'hydrogène a un ou deux neutrons et est appelé deutérium ou tritium. Ces isotopes plus lourds faussent légèrement le poids moyen.
Stabilité et occurrence des isotopes
Certaines combinaisons de protons et de neutrons sont plus ou moins stables que d'autres. De manière générale, la fréquence d'un isotope dans la nature est déterminée par sa stabilité. Les isotopes les plus stables sont également les plus courants. Certains isotopes sont instables au point d'être radioactifs, ce qui signifie qu'ils se désintègrent avec le temps en un autre élément ou isotope et libèrent des radiations comme sous-produit. Le carbone 14 et le tritium, par exemple, sont tous deux radioactifs. Certains isotopes extrêmement radioactifs n'existent pas dans la nature car ils se désintègrent trop rapidement, mais d'autres, comme le carbone 14, se désintègrent lentement et se produisent naturellement.