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Fiche de synthèse n° 2.a Isotopes et masse molaire

Un élément chimique est l'ensemble des atomes et des ions dont le noyau possède le même nombre de protons. Exemple : L'atome et l'ion représentés ci-dessous 



LES RÉACTIONS NUCLÉAIRES DANS LES ÉTOILES

2 APP Sur l'exemple de la fusion de l'hydrogène proposez une définition et de tritium



La structure des noyaux atomiques complexes

noyaux sont bâtis de protons et de neutrons ; les conséquences de série radioactive contienne deux noyaux isotopes ; le Th B par exemple



Enseignement scientifique

Utiliser une décroissance radioactive pour une datation (exemple du carbone 14). On obtient un modèle continu du nombre de noyaux présents à n'importe ...



DE QUOI EST CONSTITUÉ LE NOYAU DUN ATOME ?

Exemple. Le symbole du noyau de carbone 12 est : 6 Deux noyaux isotopes d'un même élément chimique ont le même numéro.



4 Stabilité et instabilité nucléaires

indique l'existence de plus d'un isotope stable. isotopes 16O 17O et 18O. ... exemple



Étude expérimentale et théorique de la structure nucléaire des

13 nov. 2017 6.2.2 Calculs du modèle en couches pour le noyau 88Se . . . . . . . . . . 131 ... B Distribution de masse pour les isotopes de cérium.



Diapositive 1

22 sept. 2017 Isodiaphère : noyau dont l'excédent de neutrons par rapport aux protons ... il y a 24 isotopes connus de l'uranium de 217U à 242U ...



Diapositive 1

22 sept. 2017 Isodiaphère : noyau dont l'excédent de neutrons par rapport aux protons ... il y a 24 isotopes connus de l'uranium de 217U à 242U ...



Livret thématique - La radioactivité

Les noyaux d'atomes radioactifs se transfor- radioactif en noyau radioactif l'uranium 238 ... Ainsi



Les isotopes

Les isotopes sont des nucléides d'un même élément dont les noyaux possèdent : le même nombre de protons (sinon ce ne serait pas le même élément)



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Exemple : L'atome et l'ion représentés ci-dessous possèdent un noyau ayant trois protons Ils correspondent donc tous deux au même élément : le lithium 1 2



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Dans la fabrication des radioéléments la réaction nucléaire est le processus par lequel à partir d'un noyau naturel stable on crée un noyau instable ra-



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Le noyau atomique Un élément chimique X est defini nombre total de nucléons (protons + neutrons) dans le noyau: Exemple: les isotopes de l'uranium



[PDF] DE QUOI EST CONSTITUÉ LE NOYAU DUN ATOME ?

Exemple Le symbole du noyau de carbone 12 est : 6 Deux noyaux isotopes d'un même élément chimique ont le même numéro atomique Z (le même nombre de 

  • Quels sont les noyaux ?

    Dans le noyau de l'atome se trouvent les protons (chargés positivement) et les neutrons (non chargés). La forme d'un noyau correspond à la zone dans laquelle ses constituants élémentaires (protons et neutrons) peuvent se trouver.

  • Qu'est-ce qu'un isotope donner des exemples ?

    Les isotopes d'un même élément ont des propriétés chimiques identiques mais des propriétés physiques différentes (stables ou radioactifs notamment). Par exemple, l'hydrogène a trois isotopes : De son côté, l'uranium a 17 isotopes, tous radioactifs. Ils poss?nt tous 92 protons mais ils ont entre 125 et 150 neutrons.

  • Quelles sont les noyaux isotopes ?

    A l'intérieur du noyau atomique, le nombre de protons définit les propriétés chimiques de l'atome. Deux atomes possédant un nombre identique de protons sont appelés des isotopes. Ils appartiennent au même élément chimique par leur nombre de protons dans le noyau.
  • Si les atomes ont le même numéro atomique Z mais un nombre de nucléons A différents, ils sont isotopes. Si les atomes ont le même numéro atomique Z et le même nombre de nucléons A, ils sont identiques.
Diapositive 1

Chimie

Isotopie

12 SEPTEMBRE

2017| PAGE 1CEA | 10 AVRIL 2012

J. AUPIAIS

CEA DAM DIF

OLÉRON 18-22 SEPTEMBRE 2017

DÉFINITIONS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 2

Un nucléide est défini par son numéro atomique Z et son nombre de masse A :

PROTONS ET NEUTRONS QUELQUES DÉFINITIONS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 3

Z N

Nucléon: désigne un proton ou un neutron.

Nucl (é)ide: noyau avec Z et N fixés. Isobare : nuclide ayant un même A, mais avec des Z différents. Isotone : nuclide ayant un même N, mais avec des Z différents. Isotope :nuclide ayant un même Z, mais avec des N différents.

Isodiaphère: noyau

est le même N Z = Cste(ex : 238U et 234Th, N Z = 46)

PROTONS ET NEUTRONS QUELQUES DEFINITIONS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 4

isotone isobare isotope isodiaphère il y a 24
isotopes connus de de 217
U 242
U

QUELQUES NOTIONS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 5

Poids atomique (masse atomique

atomique ݉௔dans un matériau P est :

Poids atomique un

matériau P est :

Abondance isotopique

VARIATION DU POIDS ATOMIQUE DU Th

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 6

1900192019401960198020002020

232
232.1
232.2
232.3
232.4
232.5

Année

Poids atomique du thorium232,0377 ± 0,0004

19501960197019801990200020102020

232.0372

232.0373

232.0374

232.0375

232.0376

232.0377

232.0378

232.0379

232.0380

232.0381

232.0382

232.0383

VARIATION DU POIDS ATOMIQUE DE U

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 7

19651970197519801985199019952000

238.0280

238.0285

238.0290

238.0295

238.0300

Année

Poids atomique de U

238,02891 ± 0,00003

QUELQUES NOTIONS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 8

Abondance isotopique

ne pas confondre rapport isotopique et concentration isotopique

ABONDANCES ISOTOPIQUES

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 9

EXEMPLES -ACTINIDES

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 10

TABLEAU PÉRIODIQUE

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 11

IUPAC Periodic Table of the Isotopes, 1 October 2013

QUELQUES NOTIONS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 12

Fractionnement isotopique

En raison des très faibles valeurs rencontrées, les compositions isotopiques sont généralement exprimées en , qui correspondent aux déviations par rapport à une valeur standard Remarque : est habituellement très petit, il est donné en

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 13

(Vienna Standard MeanOceanWater), qui est proche du SMOW, premier standard défini par Craig (1961).

2RVSMOW = (155.75 ±0.05) ×10Ϋ͸

18RVSMOW = (2005.20 ±0.45) ×10Ϋ͸

les échelles de valeur de 2H/1H et 18O/16O sont: 2 18 juvénile (originaire du manteau terrestre) est: 2 VSMOW 18 VSMOW

STANDARDS INTERNATIONAUX

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 14

LE FRACTIONNEMENT ISOTOPIQUE EST COMMUN

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 15

Fractionnement isotopique de O

Fractionnement isotopique de H

EUROPE MOYENNE ANNUELLE

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 16

APPLICATIONS CHEVEUX HUMAINS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 17

Corrélation entre composition

trouvée dans les cheveux

APPLICATIONS MOBILITÉ HUMAINES AUX

TEMPS PRÉHISTORIQUES

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 18

CONSTATS

Les molécules isotopiques les plus lourdes ont

une mobilité réduite (ܧ les molécules les plus lourdes ont une vitesse de diffusion plus faible lafréquencedecollisionaveclesautres réagissentplusvite desénergiesdeliaisonplusfortes

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 19

EFFETS PHYSIQUES ISOTOPIQUES

݉௘massedeaurepos

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 20

Exemple : raie LymanH(n1=1 et n2=2)

656,285 nm

raie Deutérium

656,106 nm

N.B.: le rapport naturel H/D a été déterminé en 1939 par spectroscopie Pour les isotopes 235U & 238U, la différence est de

0,025 nm !

EFFETS PHYSIQUES ISOTOPIQUES

Diffusion

gaz

Puisque

m H :m D :m T = 1:2:3 de vitesse v H :v D :v T = 1:

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 21

EFFETS PHYSIQUES ISOTOPIQUES

Diffusion

application

Pour 2 isotopes 1 et 2:

Séparation par centrifugation : on remplace ݄݃par

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 22

APPLICATION ENRICHISSEMENT 235U

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 23

Facteur de séparation : ߙൎͳ൅ߜ

UF6est gazeux à T > 64 °C

19F est monoisotopique

R = 0,2 0,4 m

= 50 à 80 103rpm Facteur de séparation = 1,4 à 3,9 par cascade Il faut environ 10 cascades pour enrichir 235U de 0,72 % à 3 %. Remarque : il en faut 1300 pour les installations à diffusion gazeuse. Par contre la production en grande quantité requiert un nombre très important de centrifugeuses en raison de leur faible capacité.

Techniques spectroscopiques (ex 12CO2vs 13CO2)

Précision <

Spectrometry) depuis

2000
Application en criminalistique, fraudes, géosciences (H, O, C, N, S)

ICPMS multi-collection (MC-ICPMS) depuis 1995

Précision

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 24

APPAREILS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 25

Absorption IR

IRMS

MC-ICPMS

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 26

Secteur

électrostatique

Secteur magnétique

détecteurs ICPMS

PRÉCISIONS MC-ICPMS

27

Inc. 1%

Inc. 0.2%

Inc. 0.1%

Inc. 10%

Inc. 1.5%

Inc. 0.5%

Possibilité de mesurer

des rapports de 10-7

FRACTIONNEMENT ISOTOPIQUE

Définition : Le fractionnement isotopique est le phénomène physique ou chimique qui modifie la composition isotopique

1) Fractionnement dépendant de la masse

On distingue

Fractionnement

thermodynamique (physique ou chimique) systèmes

Fractionnement

cinétique (réactions (bio)chimiques sens unique)

2) Fractionnement indépendant

de la masse NFS

Nuclear

Field

Shift)

MIE

Magnetic

isotope

Effect

)12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 28

RELATION ENTRE GRANDEURS

THERMODYNAMIQUES ET MOLÉCULES

Fonction de partition moléculaire ou

atomique q: moléculaires ou atomiques qui inclut, la translation la rotation

La vibration

Les états électroniques

Les états de spin

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 29

EXEMPLES

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 30

FRACTIONNEMENT ISOTOPIQUE

THERMODYNAMIQUE

ÉCHANGE ISOTOPIQUE

Approximation :

೅, où les coefficients A et B ne dépendent pas de la température mais contiennent toutes les quantités thermiquement indépendantes (masse, fréquence de vibration)

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 31

les effets isotopiques disparaissent quand les températures sont suffisamment

élevées

lourd se retrouve préférentiellement dans le composé chimique dans lequel il est le plus fortement lié

THERMODYNAMIQUE VS CINÉTIQUE

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 32

Les vitesses de réaction de molécules

isotopiques présentent souvent de petites différences qui sont dues aux différences

FORMULATION

Loi de Mc Kay

temps)

ܥ஺concentrationdeܺܣ

12 SEPTEMBRE

2017Chimie & Isotopie| PAGE 33

McKay H.A.C.,

Principles

of

Radiochemistry

Butterworths

, London, 1971

EXEMPLE ÉCHANGE ENTRE U(VI)& U(IV)

Conditions : HCl0,1 M, [

quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39
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