Nucléide

Un nucléide est une classe d'atomes dont le noyau possède le même nombre de protons, le même nombre de neutrons et le même état énergétique^[1]^,^[2]. Le nucléide se différencie de l'isotope, qui n'est identifié que par son nombre de protons et de neutrons ; il peut exister plusieurs nucléides pour un même isotope.

Le mot « nucléide », forgé à partir du latin nucleus (« noyau »), a été proposé en anglais (nuclide)^[3] par Truman P. Kohman^[4] 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.

Notation

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On représente un nucléide par un symbole, par exemple 14
6C pour le carbone 14.

Ce symbole est constitué du symbole de l'élément chimique (C dans l'exemple ci-dessus, le symbole du carbone), d'un indice à gauche représentant le nombre de protons (6 dans l'exemple) et d'un exposant à gauche représentant le nombre de nucléons (protons + neutrons, 6 + 8 = 14 dans l'exemple). Le nombre de protons étant aussi le numéro atomique, l'indice à gauche est souvent omis car il est implicitement défini par le symbole de l'élément (par exemple ¹⁴C pour le carbone 14, le carbone étant l'élément chimique de numéro atomique 6).

Stabilité

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 nucléides

Isotopes

Article détaillé : Isotope.

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.

Isobares

Article détaillé : Isobare (chimie).

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

Isomères

Article détaillé : Isomérie nucléaire.

Les isomères d'un même isotope ont le même nombre de protons et de neutrons mais des énergies différentes (des défauts de masse différents), avec une demi-vie significativement longue (par exemple les deux états de ⁹⁹Tc montrés sous le 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.