Bien que tous les atomes d’un élément aient le même nombre de protons, les atomes peuvent différer par le nombre de neutrons qu’ils ont (Tableau 1-2). Ces différents atomes du même élément sont appelés isotopes. Quatre isotopes de l’hélium (He) sont représentés sur la figure 1-1. Tous les atomes de chlore (Cl) ont 17 protons, mais il existe des isotopes de chlore ayant 15 à 23 neutrons. Seuls deux isotopes du chlore existent en quantités significatives dans la nature, ceux avec 18 neutrons (75,53% de tous les atomes de chlore trouvés dans la nature) et ceux avec 20 neutrons (24,47%). Pour écrire le symbole d’un isotope, placez le numéro atomique en indice et le numéro de masse (protons plus neutrons) en exposant à gauche du symbole atomique. Les symboles des deux isotopes naturels du chlore seraient alors Cl et Cl. À proprement parler, l’indice n’est pas nécessaire, puisque tous les atomes de chlore ont 17 protons. Par conséquent, les symboles isotopiques sont généralement écrits sans l’indice: 35Cl et 37Cl. Pour discuter de ces isotopes, nous utilisons le. termes chlore-35 et chlore-37. Pour qu’un noyau soit stable, le nombre de neutrons doit (pour les premiers éléments) être égal ou légèrement supérieur au nombre de protons. Plus il y a de protons, plus le rapport neutrons / protons est grand pour assurer la stabilité. Les noyaux qui contiennent trop de l’un ou l’autre type de particule fondamentale sont instables et se décomposent radioactivement de la manière décrite au chapitre 23.

La masse totale d’un atome s’appelle son poids atomique, et c’est presque mais pas exactement la somme des masses de ses protons, neutrons et électrons constituants. * Lorsque les protons, les neutrons et les électrons se combinent pour former un atome, une partie de leur masse est convertie en énergie et émise. (C’est la source d’énergie dans les réactions de fusion nucléaire.) Parce que l’atome ne peut pas être décomposé en ses particules fondamentales à moins que l’énergie de la masse manquante ne soit fournie de l’extérieur, cette énergie est appelée l’énergie de liaison du noyau.

Chaque isotope d’un élément est caractérisé par un numéro atomique (nombre total de protons), un nombre de masse (nombre total de protons s et neutrons) et un poids atomique (masse de l’atome en unités de masse atomique). Comme les pertes de masse lors de la formation d’un atome sont faibles, le nombre de masse est généralement le même que le poids atomique arrondi à l’entier le plus proche. (Par exemple, le poids atomique du chlore-37 est 36,966, qui est arrondi à 37.) S’il y a plusieurs isotopes d’un élément dans la nature, alors bien sûr le poids atomique observé expérimentalement (le poids atomique naturel) sera le poids moyenne des poids isotopiques. La moyenne est pondérée en fonction du pourcentage d’abondance des isotopes. Le chlore est présent dans la nature sous la forme de 75,53% de chlore-35 (34,97 amu) et de 24,47% de chlore-37 (36,97 amu), de sorte que la moyenne pondérée des poids des isotopes est

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Le les poids atomiques donnés à l’intérieur de la quatrième de couverture de ce livre sont tous des moyennes pondérées des isotopes présents dans la nature, et ce sont les chiffres que nous utiliserons dorénavant, à moins que nous ne parlions spécifiquement d’un isotope. Tous les isotopes d’un élément se comportent de la même manière chimiquement pour la plupart. Leur comportement sera différent en ce qui concerne les propriétés sensibles à la masse telles que les taux de diffusion, que nous « verrons plus loin dans ce livre.