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.
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.
Stades isotopiques de l'oxygèneLes stades isotopiques de l'oxygène (SIO, ou pour l'anglais « OIS » oxygen isotope stages, plus souvent désignés par « MIS » : Marine isotope stages), selon la chronologie isotopique, sont des épisodes climatiques définis à partir du rapport entre les isotopes de l'oxygène de masses atomiques 16 et 18 au sein de prélèvements dans les sédiments marins ou dans les calottes glaciaires. Ce rapport est lié à la température locale ainsi qu'au volume global de glace sur les continents.
Reference materials for stable isotope analysisIsotopic reference materials are compounds (solids, liquids, gasses) with well-defined isotopic compositions and are the ultimate sources of accuracy in mass spectrometric measurements of isotope ratios. Isotopic references are used because mass spectrometers are highly fractionating. As a result, the isotopic ratio that the instrument measures can be very different from that in the sample's measurement. Moreover, the degree of instrument fractionation changes during measurement, often on a timescale shorter than the measurement's duration, and can depend on the characteristics of the sample itself.
Oxygène 18L'oxygène 18, noté O, est l'isotope de l'oxygène dont le nombre de masse est égal à 18 : 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 . C'est un isotope stable. L'oxygène naturel en contient 0,205 %. L'oxygène 18 est utilisé en radiopharmacologie sous forme d'eau enrichie en espèces pour produire, par bombardement de protons — ions hydrogène — accélérés dans un cyclotron ou dans un accélérateur linéaire, du , lequel est, par exemple, utilisé sous forme de , noté , dans le cadre de la tomographie par émission de positons.
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.
Carbone organique dissousLe carbone organique dissous ou COD (en anglais, dissolved organic carbon ou DOC) est un paramètre global de la chimie de l'eau utilisé pour caractériser et suivre l’évolution du taux de carbone dissous dans les eaux (douces, saumâtres ou marines), ou la pollution organique des milieux aquatiques. C'est une fraction parfois importante du Carbone organique total (COT). La pollution par certaines matières organiques et le carbone dissous tend à augmenter dans le monde, dont en France, en Bretagne par exemple.
Δ18Ovignette|La valeur de δO dans les coquilles carbonatées des foraminifères fossiles (photographie en microscopie électronique à balayage) fournit des informations sur la température de la mer quand et là où ils vivaient. O (prononcé « delta dix-huit O » ou plus souvent « delta O dix-huit ») est une notation commode du rapport O/O des nombres d'atomes d'oxygène 18 et d'oxygène 16 dans un échantillon. O est très utilisé en paléoclimatologie, en paléocéanographie, en géochimie et en planétologie.
OzoneL'ozone (de l'allemand Ozon, dérivé du grec ozô « exhaler une odeur »), ou trioxygène, est une substance de formule chimique : ses molécules sont triatomiques, formées de trois atomes d'oxygène. L'ozone est ainsi une variété allotropique de l'oxygène, mais bien moins stable que le dioxygène , en lequel il tend naturellement à se décomposer. Il se liquéfie à () sous forme d'un liquide bleu foncé et se solidifie à () en un solide pourpre. À température ambiante, c'est un gaz bleu pâle, voire incolore, qui se démarque par son odeur.
Peroxyde d'hydrogènevignette|Effets du peroxyde d'hydrogène sur les doigts, à faible concentration. Le peroxyde d'hydrogène est un composé chimique de formule . Sa solution aqueuse est appelée eau oxygénée. Elle est incolore et légèrement plus visqueuse que l'eau. Le peroxyde d'hydrogène possède à la fois des propriétés oxydantes par exemple vis-à-vis d'ions iodure et des propriétés réductrices par exemple vis-à-vis des ions permanganate. C'est un agent de blanchiment efficace. Il est utilisé comme antiseptique.
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.
PaleothermometerA paleothermometer is a methodology that provides an estimate of the ambient temperature at the time of formation of a natural material. Most paleothermometers are based on empirically-calibrated proxy relationships, such as the tree ring or TEX86 methods. Isotope methods, such as the δ18O method or the clumped-isotope method, are able to provide, at least in theory, direct measurements of temperature. The isotopic ratio of 18O to 16O, usually in foram tests or ice cores. High values mean low temperatures.
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).
Coloration des matières organiques dissoutes dans l'eauOn appelle coloration des matières organiques dissoutes dans l'eau la mesure optique de l'absorption de la lumière par ces matières. On utilise parfois l'expression de « substance jaune », le mot allemand « gelbstoff » et l'acronyme anglais CDOM () pour décrire les composés responsables de ce phénomène. Cette coloration jaune verdâtre provient des tannins produits par la décomposition des matières organiques.
IsotopologueUn isotopologue est une espèce chimique différant d'une autre uniquement par la présence d'un ou plusieurs isotopes, la structure atomique demeurant par ailleurs parfaitement identique. Un exemple bien connu est l'eau lourde, isotopologue de l'eau « naturelle » dans lequel l'hydrogène H est remplacé par du deutérium D ; l'eau « mi-lourde », naturellement plus abondante que l'eau lourde stricto sensu, a pour formule HDO, un seul des deux atomes d'hydrogène étant remplacé par un atome de deutérium.
Particulate organic matterParticulate organic matter (POM) is a fraction of total organic matter operationally defined as that which does not pass through a filter pore size that typically ranges in size from 0.053 millimeters (53 μm) to 2 millimeters. Particulate organic carbon (POC) is a closely related term often used interchangeably with POM. POC refers specifically to the mass of carbon in the particulate organic material, while POM refers to the total mass of the particulate organic matter.
OxygèneL'oxygène est l'élément chimique de numéro atomique 8, de symbole O. C'est la tête de file du groupe des chalcogènes, souvent appelé groupe de l'oxygène. Découvert indépendamment en 1772 par le Suédois Carl Wilhelm Scheele à Uppsala, et en 1774 par Pierre Bayen à Châlons-en-Champagne ainsi que par le Britannique Joseph Priestley dans le Wiltshire, l'oxygène a été nommé ainsi en 1777 par le Français Antoine Lavoisier du grec ancien (« aigu », c'est-à-dire ici « acide »), et (« générateur »), car Lavoisier pensait à tort que : Une molécule de formule chimique , appelée communément « oxygène » mais « dioxygène » par les chimistes, est constituée de deux atomes d'oxygène reliés par liaison covalente : aux conditions normales de température et de pression, le dioxygène est un gaz, qui constitue 20,8 % du volume de l'atmosphère terrestre au niveau de la mer.
Carbone inorganique totalLe carbone inorganique total (CT, acronyme TIC pour Total Inorganic Carbon ou DIC pour Dissolved Inorganic Carbon) est la somme des espèces de carbone inorganique dans une solution. Elles incluent le dioxyde de carbone, l'acide carbonique, les anions bicarbonate et carbonate. Le dioxyde de carbone et l'acide carbonique sont en général regroupés sous le terme CO2* car il est difficile en pratique de les séparer. CT est un paramètre important lors de la mesure du pH de systèmes aquatiques naturels (notamment les océans), et pour l'estimation des flux de dioxyde de carbone.
Acide acryliqueL'acide acrylique ou acide acroléique ou acide prop-2-énoïque est un composé organique de formule brute C3H4O2 et de formule semi-développée CH2=CHCOOH. C'est un acide carboxylique et un alcène vinylique, et se présente comme un liquide incolore à l'odeur âcre. L'acide acrylique et ses esters, les acrylates, sont utilisés dans la fabrication de matières plastiques, dans les peintures acryliques et dans divers autres polyacryliques qui ont de multiples usages.
