Nucléide

Un nucléide est un type d'atome (ou de noyau atomique) caractérisé par le nombre de protons et de neutrons qu'il contient ainsi que par l'état d'énergie nucléaire dans lequel il se trouve^[1]. En cela, il se différencie de l'isotope qui n'est identifié que par son nombre de protons et de neutrons. Il peut donc exister plusieurs nucléides pour un même isotope.

Le mot « nucléide », forgé à partir du latin nucleus (« noyau »), a été proposé^[2] par Truman P. Kohman^[3] en 1947. Kohman a initialement suggéré « nucléide » comme désignant une « espèce de noyau » défini par son nombre de neutrons et de protons. Le mot a donc initialement été désigné pour concerner le noyau atomique.

Dans la graphie abrégée d'un nucléide, on place le nombre de nucléons en haut à gauche du symbole de l'élément chimique, et le numéro atomique (nombre de protons) en bas à gauche, par exemple: ${}_{\ 6}^{12}\operatorname {C}$ pour l'isotope le plus commun du carbone. Jusqu'à la fin du XX^e siècle, on écrivait le nombre de nucléons à droite. Le numéro atomique peut être omis car il est défini implicitement par le symbole de l'élément.

Sommaire

StabilitéModifier

Un grand nombre de nucléides sont instables. Comme ils sont radioactifs, on les appelle des radionucléides.

Dans la nature, il y a 252 nucléides stables et à peu près 85 nucléides instables. Les radionucléides naturels sont de deux types :

les radionucléides primordiaux dont la demi-vie est au moins du même ordre de grandeur que l'âge de la Terre (4,6 × 10⁹ années) et qui n'ont donc pas disparu complètement. Par exemple, l'isotope d'uranium le plus répandu, ²³⁸U, a une demi-vie de 4,5 × 10⁹ années ;
les radionucléides radiogéniques ou cosmogéniques dont la demi-vie est courte, mais qui sont produits en permanence, soit par la décomposition radioactive d'un radionucléide primordial (chaîne de désintégration), soit par des réactions nucléaires dues aux rayons cosmiques. Par exemple, le radium 226 qui n'a une demi-vie que de 1 609 années est naturellement présent en tant que descendant de l'uranium 238. Le béryllium 10 (demi-vie : 1,39 Ma) et le carbone 14 (demi-vie : 5 730 ± 40 ans) sont quant à eux produits dans l'atmosphère à partir de l'azote 14 et s'accumulent au sol à travers les précipitations pour l'un et la synthèse chlorophyllienne pour l'autre.

Par ailleurs, environ 3 000 nucléides instables ont été produits par des méthodes artificielles.

Relations entre nucléidesModifier

IsotopesModifier

Les nucléides d'un élément chimique particulier avec le même numéro atomique mais des nombres de neutrons différents s'appellent isotopes de cet élément. Avant que le terme isotope ne soit accepté officiellement (dans les années 1950), il était utilisé de façon vague et pouvait désigner un nucléide particulier.

IsobaresModifier

Des nucléides de nombre de masse égal mais de numéro atomique différent — autrement dit même nombre de nucléons mais de nombre de protons différents — s'appellent des isobares.

IsomèresModifier

Les isomères nucléaires présentent la différence entre un isotope et un nucléide. Ils ont le même nombre de protons et de neutrons mais des énergies nucléaires différentes, et ont une demi-vie significativement longue (par exemple les deux états de ⁹⁹Tc montrées sous schéma de désintégration).

Désignation	Caractéristiques	Exemples	Remarques
Isotopes	même nombre de protons	${}_{\ 6}^{12}\operatorname {C}$ , ${}_{\ 6}^{13}\operatorname {C}$
Isotones	même nombre de neutrons	${}_{\ 6}^{13}\operatorname {C}$ , ${}_{\ 7}^{14}\operatorname {N}$
Isobares	même nombre de masse	${}_{\ 7}^{17}\operatorname {N}$ , ${}_{\ 8}^{17}\operatorname {O}$ , ${}_{\ 9}^{17}\operatorname {F}$	voir désintégration bêta
Noyaux miroirs	nombre de neutrons et de protons échangés	${}_{1}^{3}\operatorname {H}$ , ${}_{2}^{3}\operatorname {He}$
Isomères nucléaires	mêmes nombres de neutrons et de protons, mais états d'énergie différents	${}_{43}^{99}\operatorname {Tc}$ , ${}_{\ 43}^{99m}\operatorname {Tc}$	stable ou de grande demi-vie