Composition isotopiqueLa composition isotopique d'un échantillon indique les proportions des divers isotopes d'un élément chimique particulier (ou de plusieurs éléments) dans cet échantillon. Les noyaux de tous les atomes d'un même élément chimique comportent le même nombre de protons (ce nombre est aussi celui des électrons présents dans le cortège électronique qui enveloppe le noyau de l'atome neutre) mais peuvent comporter différents nombres de neutrons. Les atomes qui ne diffèrent que par le nombre de neutrons sont des isotopes d'un même élément chimique.
Isotope analysisIsotope analysis is the identification of isotopic signature, abundance of certain stable isotopes of chemical elements within organic and inorganic compounds. Isotopic analysis can be used to understand the flow of energy through a food web, to reconstruct past environmental and climatic conditions, to investigate human and animal diets, for food authentification, and a variety of other physical, geological, palaeontological and chemical processes.
Stable isotope ratioThe term stable isotope has a meaning similar to stable nuclide, but is preferably used when speaking of nuclides of a specific element. Hence, the plural form stable isotopes usually refers to isotopes of the same element. The relative abundance of such stable isotopes can be measured experimentally (isotope analysis), yielding an isotope ratio that can be used as a research tool. Theoretically, such stable isotopes could include the radiogenic daughter products of radioactive decay, used in radiometric dating.
Isotopethumb|upright=1.2|Quelques isotopes de l'oxygène, de l'azote et du carbone. On appelle isotopes (d'un certain élément chimique) les nucléides partageant le même nombre de protons (caractéristique de cet élément), mais ayant un nombre de neutrons différent. Autrement dit, si l'on considère deux nucléides dont les nombres de protons sont Z et Z, et les nombres de neutrons N et N, ces nucléides sont dits isotopes si Z = Z et N ≠ N.
Fractionnement isotopiqueUn fractionnement isotopique est une différence de comportement entre différents isotopes d'un même élément chimique lors d'un processus physique ou chimique donné, si bien que le ou les rapports isotopiques varient au cours du processus. C'est notamment le cas lors d'un changement d'état inabouti, d'une réaction chimique partielle ou d'un écoulement à travers un milieu poreux : le produit de la transformation partielle a une composition isotopique légèrement différente de celle du matériau de départ.
Traceur isotopiqueLes traceurs isotopiques sont utilisés en chimie, en hydrochimie, en géologie isotopique et en biochimie afin de mieux comprendre certaines réactions chimiques, interactions ou la cinétique environnementale de certains éléments. Les processus biologiques, physiques et chimiques induisent en effet une répartition différentielle des isotopes légers et lourds, comportement appelé fractionnement isotopique. Le traçage isotopique utilise cette propriété des traceurs isotopiques.
Géochimie isotopiqueLa géologie isotopique est une branche de la géologie, apparentée à la géochimie, qui exploite l'étude des isotopes stables et radioactifs présents sur Terre pour en étudier la composition et les variations au cours des temps géologiques. À l'origine, la géologie isotopique a consisté à utiliser les connaissances concernant la radioactivité afin de dater des roches et des minéraux. Cette discipline, au carrefour de la géologie et de la physique nucléaire, s'est surtout illustrée par ses méthodes de datation absolue.
Mass-independent fractionationMass-independent isotope fractionation or Non-mass-dependent fractionation (NMD), refers to any chemical or physical process that acts to separate isotopes, where the amount of separation does not scale in proportion with the difference in the masses of the isotopes. Most isotopic fractionations (including typical kinetic fractionations and equilibrium fractionations) are caused by the effects of the mass of an isotope on atomic or molecular velocities, diffusivities or bond strengths.
Kinetic fractionationKinetic fractionation is an isotopic fractionation process that separates stable isotopes from each other by their mass during unidirectional processes. Biological processes are generally unidirectional and are very good examples of "kinetic" isotope reactions. All organisms preferentially use lighter isotopic species, because "energy costs" are lower, resulting in a significant fractionation between the substrate (heavier) and the biologically mediated product (lighter).
Equilibrium fractionationEquilibrium isotope fractionation is the partial separation of isotopes between two or more substances in chemical equilibrium. Equilibrium fractionation is strongest at low temperatures, and (along with kinetic isotope effects) forms the basis of the most widely used isotopic paleothermometers (or climate proxies): D/H and 18O/16O records from ice cores, and 18O/16O records from calcium carbonate. It is thus important for the construction of geologic temperature records.
Séparation isotopiqueLa séparation isotopique est le processus qui consiste à augmenter la concentration des isotopes d'un élément chimique. Les noyaux atomiques sont constitués de nucléons : Z protons et N neutrons, soit A=Z+N nucléons en tout. Pour garantir sa neutralité, l’atome doit entourer ce noyau d’un nuage d’exactement Z électrons, puisque proton et électron portent tous deux une charge électrique élémentaire, le premier positive, le second négative. Or les propriétés chimiques de l’atome résultant dépendent essentiellement du nuage électronique, donc de Z.
Abondance naturelleL'abondance naturelle est le pourcentage en nombre d'atomes, pour un élément donné, de chacun des isotopes par rapport à l'ensemble des isotopes (naturels) trouvés sur une planète ou une étoile. Cette notion est donc relative à la matière considérée, étoile, planète, et dans le cas de la Terre, réservoir ou roche considérés. La somme des masses atomiques de chacun des isotopes, pondérées par leur abondance naturelle, donne la masse atomique moyenne de l'élément, telle qu'on la trouve dans le tableau périodique.
Uranium 235L’uranium 235, noté U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 235 : son noyau atomique compte et avec un spin 7/2- pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de , et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Son abondance naturelle est de 0,7204 %, l'uranium naturel étant constitué à 99,2742 % d'uranium 238 et d'une infime partie (0,0055 %) d'uranium 234. Un gramme d'uranium 235 présente une radioactivité de . Un kilogramme d'isotope U pur est le siège de par seconde.
Îlot de stabilitéL’îlot de stabilité est un ensemble hypothétique de nucléides transuraniens qui présenteraient une période radioactive très supérieure à celle des isotopes voisins. Ce concept est issu du modèle en couches du noyau atomique, dans lequel les nucléons sont vus comme des objets quantiques qui se répartissent dans le noyau en niveaux d'énergie de façon similaire aux électrons dans les atomes : lorsqu'un niveau d'énergie est saturé de nucléons, cela confère une stabilité particulière au noyau.
Séparation isotopique par laser sur vapeur atomiqueLa séparation isotopique par laser sur vapeur atomique (SILVA) (en anglais, AVLIS, atomic vapor laser isotope separation) est une technique par laquelle un laser accordé est utilisé pour séparer les isotopes de l'uranium, en utilisant l'ionisation sélective par transition hyperfine. Le procédé SILVA a, pour caractéristique, une bonne efficience énergétique, comparable à celle de l'ultracentrifugation gazeuse, un facteur de séparation élevé, et un faible volume de déchets radioactifs.
Environmental isotopesThe environmental isotopes are a subset of isotopes, both stable and radioactive, which are the object of isotope geochemistry. They are primarily used as tracers to see how things move around within the ocean-atmosphere system, within terrestrial biomes, within the Earth's surface, and between these broad domains. Chemical elements are defined by their number of protons, but the mass of the atom is determined by the number of protons and neutrons in the nucleus.
Enriched uraniumEnriched uranium is a type of uranium in which the percent composition of uranium-235 (written 235U) has been increased through the process of isotope separation. Naturally occurring uranium is composed of three major isotopes: uranium-238 (238U with 99.2739–99.2752% natural abundance), uranium-235 (235U, 0.7198–0.7202%), and uranium-234 (234U, 0.0050–0.0059%). 235U is the only nuclide existing in nature (in any appreciable amount) that is fissile with thermal neutrons.
Uranium 234L’uranium 234, noté U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 234 : son noyau atomique compte et avec un spin 0+ pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de , et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Son abondance naturelle est de (0,0054 %), l'uranium naturel étant constitué à 99,2742 % d' avec lequel il est en équilibre séculaire. Un gramme d' présente une radioactivité de . C'est l'isotope de loin le plus radioactif dans l'uranium naturel.
Vallée de stabilitéLa vallée de stabilité désigne, en physique nucléaire, l'endroit où se situent les isotopes stables, quand on porte en abscisse le numéro atomique et en ordonnée le nombre de neutrons de chaque isotope (carte des nucléides - les deux axes sont parfois inversés sur certaines représentations). Certains isotopes sont stables, d'autres ne le sont pas et donnent, après une émission radioactive, naissance à un autre élément qui peut être lui-même sous la forme d'un isotope stable ou radioactif.
Dilution isotopiqueLa technique d'analyse par dilution isotopique est une méthode quantitative de dosage d'éléments ou d'espèces dans un échantillon. Elle est applicable à tout élément ayant au moins deux isotopes, et utilisée lors d'analyses par spectrométrie de masse. Elle consiste, sous sa forme la plus simple, à ajouter à l'échantillon à analyser une quantité bien connue d'élément enrichi en l'isotope le plus rare de l'échantillon. Ce mélange « dilue » l'isotope du standard enrichi qui a été ajouté, d'où le nom de la méthode.
