Différence principale - Isotopes stables vs instables

Les isotopes sont des atomes d'un même élément qui ont des structures atomiques différentes. Les isotopes d'un même élément ont le même numéro atomique car ce sont des formes différentes du même élément. Ils diffèrent les uns des autres selon le nombre de neutrons qu'ils ont dans leurs noyaux. La masse atomique d'un élément est déterminée par la somme du nombre de protons et du nombre d'électrons. Par conséquent, les masses atomiques des isotopes sont différentes les unes des autres. Les isotopes peuvent être divisés principalement en deux groupes: les isotopes stables et les isotopes instables. La principale différence entre les isotopes stables et instables est que les isotopes stables ont des noyaux stables alors que les isotopes instables ont des noyaux instables.

Domaines clés couverts

1. Que sont les isotopes stables - Définition, propriétés, applications 2. Que sont les isotopes instables - Définition, propriétés, applications 3. Quelle est la différence entre les isotopes stables et instables – Comparaison des principales différences

Mots-clés: désintégration alpha, ceinture de stabilité, électrons, hélium, isotopes, nombres magiques, neutrons, protons, radioactivité, uranium

Que sont les isotopes stables

Les isotopes stables sont des atomes ayant des noyaux stables. Ils sont non radioactifs en raison de la stabilité de leurs noyaux. Par conséquent, les noyaux stables n'émettent pas de rayonnement. Un élément particulier peut avoir plusieurs isotopes stables. Pour certains éléments comme l'uranium, tous les isotopes sont instables. Les deux principaux faits qui déterminent la stabilité des noyaux sont le rapport des protons aux neutrons et la somme des protons et des neutrons.

Le phénomène de "Chiffres magiques” est un concept en chimie qui décrit les numéros atomiques de la plupart des isotopes stables. Le nombre magique peut être soit le nombre de protons, soit le nombre de neutrons. Si un élément particulier a un nombre magique de protons ou de neutrons, ce sont des isotopes stables.

Nombres magiques: 2, 8, 20, 28, 50, 82

Protons: 114

Neutrons: 126, 184 sont des nombres magiques.

De plus, si les nombres de protons et de neutrons sont pairs, ces isotopes sont très probablement stables. Une autre méthode consiste à calculer le rapport proton:neutron. Il existe un graphique standard du nombre de neutrons en fonction du nombre de protons. Si le rapport proton:neutron correspond à la région des isotopes stables dans ce graphique, alors ces isotopes sont essentiellement stables.

Figure 1: Le graphique du nombre de neutrons en fonction du nombre de protons. La région colorée est appelée la ceinture de stabilité.

Bien que les isotopes stables ne soient pas radioactifs, ils ont de nombreuses applications. Par exemple, l'élément hydrogène a trois isotopes principaux. Ce sont le Protium, le Deutérium et le Tritium. Le protium est l'isotope le plus stable et le plus abondant d'entre eux. Le tritium est l'isotope le plus instable. Le deutérium est également stable mais n'est pas très abondant dans la nature. Cependant, le protium est un isotope que l'on trouve presque partout. Le deutérium peut être utilisé sous forme d'eau lourde pour des applications en laboratoire.

Certains éléments n'ont qu'un seul isotope stable. Ces éléments sont appelés monoisotopique. Il existe 26 éléments monoisotopiques connus. D'autres éléments ont plus d'un isotope stable. Par exemple, l'étain (Sn) possède 10 isotopes stables.

Que sont les isotopes instables

Les isotopes instables sont des atomes qui ont des noyaux instables. Ce sont des isotopes radioactifs. Par conséquent, ils sont également appelés Isotopes radioactifs. Certains éléments comme l'uranium ne contiennent que des isotopes radioactifs. D'autres éléments ont à la fois des isotopes stables et instables.

Un élément instable peut être instable pour plusieurs raisons. La présence d'un nombre élevé de neutrons par rapport au nombre de protons est l'une de ces raisons. Dans ce type d'isotopes, la décroissance radioactive se produit afin d'obtenir un état stable. Ici, les neutrons sont convertis en protons et en électrons. Cela peut être donné comme ci-dessous.

¹₀n → ¹₁p + ⁰_-1e

n est un neutron, p est un proton et e est un électron. La masse de la particule est indiquée en majuscule et la charge électrique en minuscule.

Certains isotopes sont instables en raison de la présence d'un nombre élevé de protons. Ici, un proton peut être converti en un neutron et un positron. Un positron est similaire à un électron mais la charge électrique est de +1.

¹₁p → ¹₀n + ⁰₁e

Ici ⁰₁e indique le positron.

Parfois, il peut y avoir trop de protons et trop d'électrons. Cela indique que la masse atomique est très élevée. Ensuite, deux protons et deux neutrons sont émis sous forme d'atome d'hélium. C'est ce qu'on appelle la désintégration alpha.

Figure 2: Désintégration alpha du Radium-226

Les éléments radioactifs ont de nombreuses applications dans les travaux de recherche. Par exemple, ceux-ci peuvent être utilisés pour déterminer l'âge des fossiles, dans l'analyse de l'ADN, ou à des fins médicinales, etc.

Dans les isotopes instables, la désintégration radioactive peut être mesurée par leur demi-vie. La demi-vie d'une substance est définie comme le temps mis par cette substance pour devenir la moitié de sa masse initiale en raison de la décomposition.

Différence entre les isotopes stables et instables

Définition

Isotopes stables: Les isotopes stables sont des atomes ayant des noyaux stables.

Isotopes instables: Les isotopes instables sont des atomes ayant des noyaux instables.

Radioactivité

Isotopes stables: Les isotopes stables ne montrent pas de radioactivité.

Isotopes instables: Les isotopes instables montrent une radioactivité.

Numéros magiques

Isotopes stables: Les nombres magiques indiquent le nombre de protons ou le nombre de neutrons présents dans les isotopes les plus stables.

Isotopes instables: Les nombres magiques n'indiquent pas le nombre de protons ou d'électrons dans les isotopes instables.

Applications

Isotopes stables: Les isotopes stables sont utilisés pour des applications où la radioactivité ne devrait pas être présente.

Isotopes instables: Les isotopes instables sont utilisés dans des applications où la radioactivité est importante, comme dans l'analyse de l'ADN.

Demi-vie

Isotopes stables: La demi-vie d'un isotope stable est très longue ou n'a pas de demi-vie du tout.

Isotopes instables: La demi-vie de l'isotope instable est courte et peut être calculée facilement.

Conclusion

Tous les éléments sur terre peuvent être divisés en deux groupes: les isotopes stables et les isotopes instables. Les isotopes stables sont des formes naturelles d'éléments non radioactifs. Les isotopes instables sont des atomes ayant des noyaux instables. Par conséquent, ces éléments subissent une radioactivité. C'est la principale différence entre les isotopes stables et instables. La radioactivité est utile dans de nombreuses applications mais n'est pas bonne pour notre santé car les rayonnements peuvent provoquer des mutations dans notre ADN qui peuvent conduire à la formation de cellules cancéreuses.

Les références:

1. « La stabilité nucléaire ». EasyChem - Les meilleures notes de chimie HSC, points de points du programme, articles et vidéos antérieurs. N.p., s.d. La toile. Disponible ici. 27 juillet 2017. 2. Libretextes. « Nombres de magie nucléaire ». Chimie LibreTexts. Libretexts, 05 juin 2017. Web. Disponible ici. 27 juillet 2017.

Image de courtoisie:

1. "Isotopes et demi-vie" de BenRG - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia 2. "Décomposition alpha" de PerOX - (CC0) via Commons Wikimedia