Isotopes

Isotopes
L’atome
L’atome est constitué :

d'un noyau central, chargé positivement, qui
est un assemblage de protons et de
neutrons.

d'un nuage périphérique composé d'un
cortège d'électrons, chargés négativement,
qui tournent à des vitesses prodigieuses
autour du noyau
Particule
Electron
Proton
Neutron
Isotopes et masses exactes
masse (uma)
5,49.10-4
1,0073
1,0086
charge électrique (C)
- 1,6.10-19
+ 1,6.10-19
0
2
Classification des éléments
chlore
17
Cl
35,454
Isotopes et masses exactes
nombre atomique Z
= nombre de protons
= nombre d'électrons
masse atomique
(en uma)
3
Isotopes - Nombre de masse

Nombre de masse A = nombre de nucléons (protons + neutrons)

Isotopes :
- atomes d’un même élément qui contiennent un nombre identique de
protons mais un nombre différent de neutrons
- atomes qui ont le même nombre Z mais un nombre A différent
Exemple : le chlore naturel (Z = 17 ) est constitué de 2 isotopes :
le chlore-35 et le chlore-37
Nombre Z
Nombre A
Electrons
Protons
Neutrons = A-Z
Isotopes et masses exactes
chlore-35
17
35
chlore-37
17
37
17
17
18
17
17
20
4
Isotopes
Voici un exemple avec l’hydrogène:
DEUTÉRIUM (H2)
PROTIUM (H1)
TRITIUM (H3)
N
P
P
E
N
P
E
MASSE = 1
N
E
MASSE = 2
MASSE = 3
P
E
N
PROTON
ELECTRON
NEUTRON
Abondance isotopique
Masse moyenne pondérée

Abondance isotopique = pourcentage des isotopes d’un élément

Masse moyenne pondérée = Masse atomique apparaissant sur le tableau
périodique et qui tient compte des isotopes et de leur abondance
Exemple :
Chlore-35
Chlore-37
nbre
A
35
37
masse
isotopique
34,97
36,97
abondance
en % (1)
75,8%
24,2%
abondance
relative(2)
100
32,5
Masse moyenne pondérée du chlore (MM) :
= (0,758 * 34,97 uma) + (0,242 * 36,97 uma) = 35,454 uma
(1)
(2)
Isotopes et masses exactes
= nombre moyen d’isotope cité pour 100 atomes de l’élément
= nombre moyen d’isotope cité pour 100 isotopes majoritaires
6
Masse pondérée du chlore
Masse moyenne pondérée du chlore (MM) :
= (0,758 * 34,97 uma) + (0,242 * 36,97 uma) = 35,454 uma
Isotopes et masses exactes
7
Distribution isotopique du chlore
abondance e
Spectre de Cl
100
34,97
80
60
40
36,97
20
0
33
34
35
36
37
38
39
m/z
Isotopes et masses exactes
8
Principaux isotopes en chimie organique
nbre
A
masse
isotopique
abondance
en % (1)
abondance
relative (2)
Hydrogène-1
(Hydrogène-2
1
2
1.0078
2.0140
99.985
0.015
100
0.015)
Carbone-12
Carbone-13
12
13
12.0000
13.0034
98.93
1.07
100
1.08
Azote-14
Azote-15
14
15
14.0031
15.0001
99.63
0.37
100
0.37
Oxygène-16
Oxygène-17
Oxygène-18
16
17
18
15.9949
16.9991
17.9991
99.76
0.04
0.2
100
0.04
0.2
Fluor-19
19
18.9984
100
100
(1)
Isotopes et masses exactes
(2)
= nombre moyen d’isotope cité pour 100 atomes de l’élément
= nombre moyen d’isotope cité pour 100 isotopes majoritaires
9
Principaux isotopes en chimie organique
nbre
A
masse
isotopique
abondance
en %
abondance
relative
Phosphore-31
31
30.9738
100
100
Soufre-32
Soufre-33
Soufre-34
32
33
34
31.9720
32.9715
33.9679
95.02
0.75
4.21
100
0.79
4.43
Chlore-35
Chlore-37
35
37
34.9689
36.9659
75.77
24.23
100
31.98
Brome-79
Brome-81
79
81
78.9183
80.9163
50.69
49.31
100
97.28
Iode-127
127
126.9045
100
100
N.B. Pour une liste complète des isotopes de tous les éléments : voir fichier « excel » en annexe
Isotopes et masses exactes
10
Calcul du pourcentage d’abondance de
chaque isotope :
Le néon possède 2 isotopes. La masse du néon 20 (20Ne) équivaut à 19,992u
tandis que celle du néon 22( 22Ne) égale 21,991u. Sachant que la masse
atomique moyenne du néon est de 20,192u, détermine le % abondance de
chacun des isotopes.
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Calcul du pourcentage d’abondance de
chaque isotope :
Le brome naturel est constitué de deux isotopes. 79Br et 81Br, dont les
masses atomiques valent, respectivement 78,9183, 9163. Sachant
Que la masse atomique effective du brome est de 79,904, calculer les
pourcentages isotopiques présents dans le brome naturel.
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Calcul du pourcentage d’abondance de
chaque isotope :
Le bore naturel est constitué de deux isotopes, 10B et 11B, dont les masses
atomiques valent , respectivement, 10,013 et 11, 009. Sachant que la masse
atomique observée pour le bore vaut 10,811, calculer l’abondance relative de à
chaque isotope.
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