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isotope

Chacun des différents types de noyaux atomiques d'un même élément, différant par leur nombre de neutrons mais ayant le même nombre de protons et d'électrons, et possédant donc les mêmes propriétés chimiques.

Un atome est formé d'un noyau, constitué de protons et de neutrons, autour duquel gravitent des électrons. Chaque atome d'un corps donné contient un nombre caractéristique de protons et un nombre variable de neutrons. Les versions de cet atome, dont la formule comprend un nombre différent de neutrons, sont appelées isotopes.

Certains isotopes sont stables tandis que d'autres sont instables et se désintègrent en émettant des rayonnements : on dit alors que ce sont des isotopes radioactifs, ou radio-isotopes.

L'existence des isotopes a été établie au début du xxe s., à l'aide de la spectrographie de masse, grâce aux travaux de J. J. Thomson, F. W. Aston et F. Soddy. Par leur constitution, les isotopes ont des propriétés chimiques presque identiques et ne constituent qu'un seul élément. On les distingue en portant le nombre de masse en haut et à gauche du symbole de l'élément, par exemple : 16O, 18O. Cette différence de masse, d'autant plus faible que l'élément est lourd, est mise à profit dans certains procédés de séparation isotopique. Tel est le cas de l'enrichissement de l'uranium.

En physique nucléaire, les divers isotopes d'un même élément peuvent avoir des propriétés très différentes. Beaucoup, obtenus artificiellement, sont radioactifs ; mélangés aux atomes naturels, ils permettent de « marquer » les molécules et de les suivre dans leurs transformations, d'où des applications nombreuses dans l'industrie et en biochimie.

En médecine, certains isotopes radioactifs, comme l'iode 123 ou 131, ont une utilisation diagnostique (dosages ou examens scintigraphiques) ou thérapeutique (radiothérapie) dans les services de médecine nucléaire, parfois aussi appelés services des radio-isotopes. Les isotopes stables (non radioactifs) d'un élément peuvent aussi servir à des analyses ou à des dosages à l'aide d'appareils de détection spécialisés, les spectrographes de masse..

Les isotopes radioactifs jouent aussi un rôle fondamental en géochronologie, pour la datation des roches.