Abondance naturelle - Natural abundance

Abondance relative des éléments.png

En physique , l'abondance naturelle (NA) fait référence à l' abondance des isotopes d'un élément chimique que l'on trouve naturellement sur une planète . La masse atomique relative (une moyenne pondérée, pondérée par les chiffres d'abondance de la fraction molaire ) de ces isotopes est le poids atomique indiqué pour l'élément dans le tableau périodique . L'abondance d'un isotope varie d'une planète à l'autre, et même d'un endroit à l'autre sur la Terre, mais reste relativement constante dans le temps (à court terme).

Par exemple, l' uranium a trois isotopes naturels : 238 U, 235 U et 234 U. Leurs abondances respectives en fraction molaire naturelle sont de 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% et 0,0050–0,0059%. Par exemple, si 100 000 atomes d'uranium étaient analysés, on s'attendrait à trouver environ 99 274 238 atomes d'U, environ 720 235 atomes d'U, et très peu (très probablement 5 ou 6) 234 atomes d'U. En effet, 238 U est beaucoup plus stable que 235 U ou 234 U, comme le révèle la demi-vie de chaque isotope: 4,468 × 10 9 ans pour 238 U contre 7,038 × 10 8 ans pour 235 U et 245 500 ans pour 234 U .

Exactement parce que les différents isotopes de l'uranium ont des demi-vies différentes, lorsque la Terre était plus jeune, la composition isotopique de l'uranium était différente. Par exemple, il y a 1,7 × 10 9 ans, l'AN de 235 U était de 3,1% contre 0,7% aujourd'hui, et pour cette raison, un réacteur à fission nucléaire naturel a pu se former, ce qui ne peut pas arriver aujourd'hui.

Cependant, l'abondance naturelle d'un isotope donné est également affectée par la probabilité de sa création en nucléosynthèse (comme dans le cas du samarium ; les radioactifs 147 Sm et 148 Sm sont beaucoup plus abondants que 144 Sm stables ) et par la production d'un isotope donné en tant que fille d'isotopes radioactifs naturels (comme dans le cas des isotopes radiogènes du plomb ).

Écarts par rapport à l'abondance naturelle

L'étude du Soleil et des météorites primitives sait maintenant que le système solaire était initialement presque homogène en composition isotopique. Les écarts par rapport à la moyenne galactique (en évolution), échantillonnée localement au moment du début de la combustion nucléaire du Soleil, peuvent généralement être expliqués par le fractionnement de masse (voir l'article sur le fractionnement indépendant de la masse ) plus un nombre limité de processus de désintégration et de transmutation nucléaires. Il existe également des preuves d'injection d'isotopes de courte durée (maintenant éteints) provenant d'une explosion de supernova à proximité qui aurait pu déclencher l'effondrement de la nébuleuse solaire. Par conséquent, les écarts par rapport à l'abondance naturelle sur Terre sont souvent mesurés en parties pour mille ( pour mille ou ?? ‰) parce qu'ils sont inférieurs à un pour cent (%).

Une exception à cela réside dans les grains présolaires trouvés dans les météorites primitives. Ces petits grains se sont condensés dans les sorties d'étoiles évoluées («mourantes») et ont échappé aux processus de mélange et d'homogénéisation dans le milieu interstellaire et le disque d'accrétion solaire (également connu sous le nom de nébuleuse solaire ou disque protoplanétaire). En tant que condensats stellaires ("stardust"), ces grains portent les signatures isotopiques de processus de nucléosynthèse spécifiques dans lesquels leurs éléments ont été fabriqués. Dans ces matériaux, les écarts par rapport à «l'abondance naturelle» sont parfois mesurés en facteurs de 100.

Abondance naturelle de certains éléments

Le tableau suivant donne les distributions des isotopes terrestres pour certains éléments. Certains éléments comme le phosphore et le fluor n'existent que sous la forme d'un seul isotope, avec une abondance naturelle de 100%.

Abondance naturelle des isotopes de certains éléments sur Terre
Isotope % nat. abondance masse atomique
1 heure 99,985 1,007825
2 heures 0,015 2,0140
12 C 98,89 12 (anciennement par définition)
13 C 1.11 13,00335
14 N 99,64 14,00307
15 N 0,36 15 00011
16 O 99,76 15,99491
17 O 0,04 16,99913
18 O 0,2 17,99916
28 Si 92,23 27,97693
29 Si 4,67 28,97649
30 Si 3.10 29,97376
32 S 95,0 31,97207
33 S 0,76 32,97146
34 S 4,22 33,96786
35 cl 75,77 34,96885
37 cl 24,23 36,96590
79 Br 50,69 78,9183
81 Br 49,31 80,9163

Voir également

Notes de bas de page et références

Liens externes